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原文传递地铁盾构隧道穿越高速铁路桥群桩基础影响分析及施工控制研究

论文题名：	地铁盾构隧道穿越高速铁路桥群桩基础影响分析及施工控制研究
关键词：	盾构隧道;高铁铁路桥;群桩基础;变形机理;防护措施;施工控制
摘要：	随着城市地铁的快速建设，盾构隧道有时不可避免地要从桩下、桩侧和桩位置处穿过。盾构隧道开挖引起桩基产生附加变形和内力，从而对桩的稳定性和安全性产生一定的影响。本文以南京至高淳城际快速轨道南京南站至禄口机场段工程胜太路站～南京南站区间地铁盾构穿越京沪高铁工程为依托，采用现场监测、数值模拟相结合的方法，对盾构隧道侧穿高铁桥墩群桩基础的变形与受力规律进行了系统的研究。主要研究内容和成果有: 　　(1)系统回顾了盾构隧道与桩基础相互作用的研究现状，对于盾构隧道施工过程引起的地表沉降、盾构隧道施工与桩基础相互作用的研究方法进行了详细评述，指出了这些研究中存在和需要解决的问题。　　(2)根据盾构隧道侧穿高铁桥墩群桩基础工程的实测资料，对盾构隧道穿越时的地表沉降、桥墩变形进行了统计分析。结果表明:盾构隧道施工引起的地表变形主要来自盾构刀盘通过阶段和盾尾空隙沉降阶段，约占总沉降的60％，且盾构刀盘通过测点40～50m后地表沉降趋于稳定;盾构隧道施工过程中桥墩的变形主要为竖向沉降，盾构隧道穿越期间引起的沉降占总沉降的75％。　　(3)建立了三维有限元数值计算模型，对盾构隧道侧穿高铁桥墩群桩基础的全过程进行了模拟，对高铁桥梁桩基及轨道面板的受力变形规律进行了分析，并总结了隔离桩保护措施的实施效果。计算结果表明:盾构隧道与桥墩、桥桩之间的净距对其工作性状影响很敏感，桥墩内、外侧的桩离隧道远近不同，变形与受力规律不同;盾构隧道掘进对桩的影响主要表现为水平位移，靠近盾构隧道内侧桩的侧向变形明显大于外侧桩的侧向变形;盾构隧道掘进对群桩内力的影响明显大于变形的影响，且盾构隧道引起桩身弯矩的变化远大于轴力的变化;通过在新建隧道与既有群桩基础之间设置隔离桩，盾构隧道掘进引起的群桩变形将大幅较少，保护效果明显。　　(4)建立了三维数值分析模型，研究了在不同桩-洞距、不同桩长-隧道埋深比、不同桩径等参数变化条件下，盾构隧道动态施工对桩基应力应变的影响规律。结果表明:桩-洞安全距离应设置为2.5倍洞径;桩身水平位移、竖向位移随着桩长-隧道埋深比的增加而减小，当L/H≥1.2时，桩身的水平变形、竖向变形非常小，桩身水平位移随着桩径的增加而减小。　　(5)采用数值模拟研究了盾构隧道施工管理控制及高铁桥防护措施-隔离桩的效果，分析了土舱压力、注浆层弹模、注浆压力对桩身轴力、竖向位移、水平位移的影响，探究了防护措施-隔离桩的合适深度、纵向长度。研究表明:隔离桩深度宜取为1.2倍桩长～1.4倍桩长，隔离桩纵向长度宜取2.0倍桥墩长度。
作者：	张德富
专业：	岩土工程
导师：	童立元;徐春明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文