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砂土与全风化花岗岩中双线盾构隧道近距离下穿高架桥的影响分析
| 论文题名： | 砂土与全风化花岗岩中双线盾构隧道近距离下穿高架桥的影响分析 |
| 关键词： | 盾构隧道;数值模拟;高架桥;地层损失;风化花岗岩 |
| 摘要： | 本文依托穗莞深城际铁路工程中太平隧道穿越高架桥工程实例，采用理论分析、现场实测数据分析和数值模拟的方法，致力于研究以下几个方面的问题：(1)单线隧道和双线隧道施工对土体、桩基和周边环境的影响规律；(2)地层损失变化对土体变形、隧道衬砌内力的影响规律；(3)隧道埋深和注浆对现有桥梁结构的影响规律。研究的主要成果如下： (1)盾构同时穿越砂土和全风化花岗岩组合的复杂地层，由于两土层间物理力学性质差别大，刀盘削土扰动容易引发砂土液化；同时，上软下硬土层有着不同的切削难易程度，砂土易于切削并迅速进入泥土舱，而岩层难以破碎，这直接影响着开挖面的土压平衡建立。施工中通过控制左右区顶力的平衡来保证轴线精度。同时将下区顶力控制为上区顶力的2.1倍，保证开挖面的稳定。 (2)本研究分析了盾构穿越高架桥前后的施工参数变化，研究表明：盾构穿越高架桥时，维持刀盘扭矩不变，分别将顶推力和土舱压力提高3.6％、6.7%，可将桥墩沉降量控制在5mm限制内，确保桥梁结构安全。 (3)本研究通过分析工程实测数据研究了双线盾构施工环境的影响规律。实测结果表明： ①地面沉降历程与盾构机头位置相关，在盾构机头通过测点后沉降增长较快，增长速率小于0.85mm/天；每个测点的最终沉降量与切口通过该测点时的掘进速度有关，掘进速度快的测点沉降量相对较小，掘进速度慢的测点沉降量相对较大，即使掘进速度降至0(换刀期间)，沉降也会持续发展。 ②土体深层沉降在盾构机头通过测点前后约15天内发展明显，以位于隧道埋深附近9~15m的土体沉降最大，随着深度的增加，沉降量逐渐减小。 ③土压力在盾构机通过测点前后5~10天内出现波动，以深度9.5m~12.5m深度处土压力变化最大。不同深度处土压力或涨或降，最大涨幅28.5%，最大降幅17.9%。 (4)数值分析成果表明，地层损失率对土体变形、衬砌内力有较大的影响。并进一步研究了隧道埋深和注浆对桩基的影响，成果表明： ①地层损失对土体变形和隧道内力的影响是非线性的；地层损失率大于2.0%时，土体变形急剧发展；在双线隧道施工中，应尽量减小双线地层损失的差值；同时控制每条隧道的地层损失率不宜大于1.4%。 ②桩顶沉降随着隧道埋深的增加而减小，随着注浆长度的增大而减小；在广东地区砂土和全风化花岗岩组合的特有地质条件下，隧道最优埋深为12~16m，而注浆长度不宜大于8m。 |
| 作者： | 史运杰 |
| 专业： | 地下工程 |
| 导师： | 许烨霜;沈水龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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