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原文传递小半径盾构隧道地层变形规律及下穿高铁桥风险控制研究

论文题名：	小半径盾构隧道地层变形规律及下穿高铁桥风险控制研究
关键词：	小半径盾构隧道;下穿高铁桥;地层变形;数值模拟;地表沉降;加固优化;风险控制
摘要：	随着我国高速铁路与城市轨道交通的并行发展，两者在特定区域交叠穿越的情况越发频繁，且城市地铁受限于公共交通道路和周围建（构）筑物的影响，不可避免地会出现小曲率半径区间隧道的情况，小半径盾构隧道近距离下穿高速铁路桥成为了新时代城市交通线网建设所面临的新难题。与常规下穿工程相比，受小半径盾构施工地层扰动剧烈、盾构转弯内侧超挖、千斤顶不平衡力推进、盾尾间隙增大等因素的影响，极易造成隧道周围地层损失加剧、高铁桥桩不均匀沉降、高铁轨道偏移等风险事故。　　本文针对小半径盾构隧道下穿高铁桥过程中所遇风险问题，依托山东省自然科学基金项目《小半径盾构隧道地层变形机理及下穿高铁桥安全控制技术研究》（项目编号：ZR2014EEQ028），以济南轨道交通R1线小半径盾构隧道下穿京沪高速铁路桥为工程背景，对小半径盾构隧道多影响因素敏感性评价、曲线盾构地层变形机理及沉降规律预测、下穿高铁桥的施工控制及风险预警体系等方面展开研究。主要研究工作如下：　　（1）小半径盾构隧道稳定性影响因素及其敏感性分析。结合济南地区厚冲积地层的工程地质特征，设计正交试验方案进行多因素多水平的数值分析，综合考虑地层参数、隧道埋深、曲率半径、隧道直径、开挖面支护压力、千斤顶不平衡推力等关键参数对地层变形及管片结构稳定性的影响，系统分析各因素对小半径盾构隧道稳定性指标的敏感性排序及致险水平等级，建立影响因素定量定性综合评价体系。　　（2）小半径盾构隧道地层变形机理及地表沉降规律研究。系统分析正交试验结果，明确关键影响参数对地层损失的贡献率及其对地层变形的作用机理，探讨其对地表沉降槽曲线特征值影响规律，基于Peck公式及曲线盾构地层变形特征，对小半径盾构施工的横断面及纵向地表沉降公式进行修正，建立适合济南区域地质特征的曲线盾构隧道地表沉降槽预测模型。　　（3）小半径盾构隧道下穿高铁桥加固优化及施工过程控制研究。建立高精度数值模型，对隔离桩布局形式进行优化设计，分析不同加固方案对地层沉降及桥桩变形的控制效果，明确下穿施工交叠区域高铁桥结构的最大变形位置及风险控制关键点，制定安全合理的支护加固方案；对曲线盾构下穿施工进行分阶段过程控制，明确各施工环节的变形控制标准以实现施工全过程的精细化控制。　　（4）小半径盾构下穿高铁桥风险控制体系及安全预警技术研究。结合盾构隧道下穿高铁桥的风险特征，从风险识别、风险评估、风险防控、风险监控4个方面建立盾构隧道下穿高铁桥风险控制体系；建立曲线盾构下穿施工风险识别模型，确定风险清单及其权重系数，而后根据风险判别等级对各风险因素进行评估分析，提出相应的风险防控措施及监控技术。在此基础上构建曲线盾构下穿施工全过程安全预警技术体系，基于变位分配原理，制定下穿施工过程分阶段分级别的安全预警值，为小半径盾构下穿高铁桥的风险防控及安全预警提供理论依据及技术指导。
作者：	孙捷城
专业：	岩土工程
导师：	王国富
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东科技大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文