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不同直径盾构穿越对既有地铁隧道影响研究
| 论文题名： | 不同直径盾构穿越对既有地铁隧道影响研究 |
| 关键词： | 盾构隧道;穿越工程;纵向变形;横向变形;控制措施 |
| 摘要： | 随着城市地铁网络化建设和地下交通空间断面多元化发展趋势加快，既有地铁隧道不可避免地面临不同直径盾构穿越的巨大风险。穿越施工极易引起既有地铁隧道变形过大，造成轨道脱开、管片开裂、接缝漏水等结构损伤，影响地铁运营舒适与安全。本文聚焦于不同直径盾构穿越既有地铁隧道工况，在穿越工程调研与相互作用机理分析基础上，建立考虑盾构直径因素的盾构施工参数力学模型，基于二阶段法和有限元分析方法，研究了既有地铁隧道纵向变形、横向附加围压、横向变形与内力分布。并对盾构穿越全过程不同空间位置、不同盾构直径、不同施工参数、不同既有隧道结构状态进行了敏感性分析。结合杭州地区两例不同直径盾构穿越既有地铁隧道变形演变规律，提出不同直径盾构穿越对既有地铁隧道影响评价指标与控制防护措施。本文主要研究内容与研究成果如下: (1)考虑盾构直径因素与实际施工特点，给出了开挖面附加推力、盾壳摩擦力、盾尾注浆压力等施工因素修正计算方法，结合半无限饱和软土应力解和Winkler地基梁理论，得到了饱和软土盾构穿越引起既有隧道纵向变形的计算公式。将计算结果与实测值、经典模型Mindlin解进行对比，验证了计算公式的适用性与先进性。 (2)盾构穿越对既有隧道变形的影响具有很强的动态空间特性。随着盾构不断掘进，既有隧道呈现先小幅隆起后沉降变大，再趋于稳定的趋势。探究了各施工参数引起既有隧道变形发展规律。盾构穿越引起既有隧道最终纵向沉降大致呈正态曲线。 (3)提出了考虑既有隧道刚度影响的盾构穿越既有隧道附加围压计算公式，结合三维有限元研究了既有隧道横向变形及内力分布。研究发现既有隧道横向围压、变形与内力会随着盾构相对既有隧道的位置而发生旋转，隧道表现出明显的收敛与扭转变形特征。 (4)基于本文的理论分析方法，研究了盾构直径、竖向净距、既有隧道抗弯刚度、土体弹性模量、盾构穿越角度以及既有隧道初始椭圆度变化对既有隧道纵向、横向变形大小与范围的影响，并讨论了各施工作用对影响因素变化的敏感性。 (5)综合盾构穿越对既有地铁隧道影响特征，初步建立了不同直径盾构穿越对既有地铁隧道影响等级划分和评价标准，结合盾构穿越工作流程及实际穿越工程中的安全性问题，给出了合理的控制防护措施建议。 |
| 作者： | 张默爆 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 魏新江;丁智 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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