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原文传递盾构法下穿隧道开挖对上部地铁线路的稳定性影响分析

论文题名：	盾构法下穿隧道开挖对上部地铁线路的稳定性影响分析
关键词：	盾构施工;下穿隧道;现场监测;稳定性分析;数值模拟
摘要：	随着城市轨道网络的不断扩张，城市地下工程项目的情况也越来越庞杂，新建盾构地铁隧道在所难免的要下穿诸多既有的地下地上工程。其中下穿既有上行地铁线路这样的情形会变得越来越常见，比如广州市轨道交通的下穿工程就有30多处。这些下穿工程无疑给隧道的盾构掘进施工作业带来了新的难题，在进行设计和施工时，工程人员不仅需要考虑隧道盾构掘进施工作业对于地面构筑物稳定性的影响，还需考虑施工作业对周围围岩和既有上行工程稳定性的影响。在这种大环境下，探究盾构掘进下穿对既有上行线路的稳定性影响，并对影响既有上行线路结构稳定性的因素进行探究是必须的。　　首先，对影响既有上行线路稳定性的主要因素进行了归纳和分析，并采用层次分析法对各影响因素的权重系数进行了研究及排序，得出影响既有上行线路稳定性的因素主要分为3个大类共9个影响因素。层次分析法计算结果表明，3大类影响因素的权重分配为：地质因素＞工程因素＞其他因素；9个因素排序结果为：围岩岩性＞近接施工距离＞地下水＞地质活动＞支护方式和支护时机＞时间因素＞隧道开挖工法＞地应力场＞断面形式。研究表明，围岩岩性是影响既有隧道稳定性最为关键的因素。针对这一结论，重点研究围岩岩性对下穿工程的影响程度，为以后相关工程的设计施工提供一些理论依据。　　其次，结合实际工程背景，运用现场监测的方法，对在进行盾构掘进下穿施工的情况下，地表发生的沉降、既有上行隧道的竖向位移、新建隧道的收敛情况进行了监测，并分析监测数据得出：在盾构施工过程中，地表发生最大沉降的地点基本在隧道开挖范围的20m左右，在盾构掘进施工完成一段时间后，地表沉降趋于稳定，发生沉降的位置也不再发生偏移；竖向变形、地表变形二者趋势大体一致，距隧道轴线0.5倍洞径以内，竖向位移差异明显，且在盾构掘进开挖范围内竖向位移随深度的增加而增加，松动区域延仲至地表，盾构掘进周围的围岩压力主要为松散压力；隧道收敛监测结果为，随着盾构掘进施工的进行，隧道周边的收敛变形在增加，但是，当盾构掘进施工完成一段时间后，隧道收敛变形的发展趋于平缓。　　同时，采用岩土仿真软件根据现场实际的施工步骤对施工过程进行模拟，得到的结果如下：新建隧道右线进行盾构掘进时，既有上行隧道结构的水平位移随着新建隧道盾构掘进的施工作业进度的呈现出先增大后减小的走向，既有上行隧道结构的弯矩随着新建隧道盾构掘进的施工作业进度总体呈现出减小的趋势；新建隧道左线进行盾构掘进时，既有上行隧道结构的水平位移和弯矩的变化趋势大体一致，只是最大变形点的位置有所改变；比对仿真部分数据和监测数据可以看出数值模拟结果较为可靠，可为后续的施工提供指导，对可能出现的位移最大变形点进行重点监测。　　最后，进行了重大风险源的识别，主要有以下四个重大风险源：到达段施工、喷涌、管片上浮及全断面硬岩段易发生盾体卡壳以及刀盘、螺旋机磨损损坏。并针对风险阐述了在设计阶段、施工阶段以及完成下穿施工后的应对措施。　　本文研究所得结论用于指导后续的盾构掘进下穿施工作业，同时也为其他类似工程提供了参考依据。
作者：	熊珂
专业：	安全科学与工程
导师：	苏华友
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南科技大学
学位年度：	2022