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原文传递郑州地铁浅埋暗挖通道的地面变形规律研究

论文题名：	郑州地铁浅埋暗挖通道的地面变形规律研究
关键词：	地下铁路;浅埋暗挖;地表沉降;数值模拟
摘要：	随着我国经济的快速发展，越来越多的人涌入大城市，特别是北京、上海、广州、深圳等一线城市和省会城市，这直接导致了城市道路的拥堵，因此越来越多的城市开始修建地铁，以缓解交通压力。浅埋暗挖法作为地铁施工的主要施工手段之一，由于不需要对施工场地周边建筑物拆迁、对地面交通干扰较少、而且成本较低，因此在地铁建设过程中被广泛应用。但浅埋暗挖施工时仍会对地层产生扰动，使地表和土层发生变形，严重时会使地下管线开裂、建筑物倾斜、地面不均匀沉降等，这些都会对人们的生命财产安全造成影响，因此对浅埋暗挖通道在开挖时引起地面变形规律的研究是十分必要的。　　郑州轨道交通1号线二期新郑州大学站1号、2号出入口浅埋暗挖通道由于施工场地周边管线较多并且与通道距离较近，在通道开挖前无法使用大管棚进行超前支护，因此提出使用超前小导管注浆技术代替大管棚进行超前支护的方案，并且对通道开挖的整个过程进行了监控测量。本文主要进行了两方面的研究：一是采用 FLAC3D对超前小导管注浆前后浅埋暗挖通道的施工过程进行了模拟，并结合现场实际监测数据，验证了郑州地铁浅埋暗挖通道施工时采用超前小导管注浆技术进行超前支护的可行性，分析了施工过程中地面变形特点和变化规律；二是统计浅埋暗挖通道顶部交通量，并且对车辆通过通道时的加速度进行实测，采用 FLAC3D软件对交通荷载作用下浅埋暗挖通道的地面变形规律进行模拟，并与静荷载作用下的结果、实测数据对比，分析了交通荷载对于浅埋暗挖通道的影响。本文主要得到了以下结论：　　（1）通过对实际监测数据的分析，得到施工过程引起的地表沉降变化规律基本是按照微小沉降阶段→急剧沉降阶段→缓慢沉降阶段→沉降稳定阶段变化的，并且施工过程中地表的累计沉降量和沉降速率均未超出预警值，表明郑州地铁施工时采用超前小导管注浆技术作为浅埋暗挖通道的超前支护是可行的。　　（2）采用 FLAC3D对超前小导管注浆前后浅埋暗挖的施工过程进行了模拟，对DB1横断面进行分析，得到采用超前小导管注浆对地层加固后地表最大沉降为-3.81mm，未进行小导管注浆的地表最大沉降-5.67mm，前者减小了1.86mm，是加固前地表最大沉降的32.8％，对工程实例的结果进行了验证，说明了超前小导管注浆能够明显降低地表沉降，可以在郑州地铁施工时代替大管棚作为超前支护。　　（3）首先对1号出入口浅埋暗挖通道上部交通流量进行了统计，然后用数据采集仪实测了重车（包含公交车、水泥搅拌车、碴土车等）等引起的地表和通道顶部加速度时程曲线，将车辆动荷载简化处理为能反映车辆荷载周期特点、行车速度影响、以及几何不平顺性质的类似激振的形式，并用 FLAC3D对地表和通道顶部的加速度进行了数值模拟，验证了动载模型的合理性。　　（4）采用FLAC3D软件对施工阶段各个工况重车动荷载引起的地表变形进行了数值模拟，并与静载模拟结果和实际监测数据（不考虑重车动载）进行了对比，结果表明，考虑重车动载沉降的最大值比静载模拟结果和实际监测数据增大了16.3%，说明重车荷载会对地表沉降产生较大的影响，因此郑州地铁进行浅埋暗挖施工时应该考虑重车荷载的影响，可作为今后类似工程的施工和运营阶段监测、评价的理论支撑和技术参考。
作者：	郭晓帅
专业：	建筑与土木工程
导师：	徐平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	郑州大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文