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地铁下穿既有隧道截桩托换技术研究
| 论文题名： | 地铁下穿既有隧道截桩托换技术研究 |
| 关键词： | 托换桩;既有隧道;地铁车站;数值模型;施工风险 |
| 摘要： | 城市轨道交通以其大运量、高速度、低污染、低能耗、不占地面空间、乘坐方便、安全舒适等特点得到迅猛发展。截至2020年，运营和在建线路总长度达1.48×104km，其中地下线路占比高达68.1%。在地下轨道交通工程建设过程中，下穿既有建（构）筑物已经成为困扰行业的常见难题，且多集中在地铁隧道下穿桥梁桩基这一领域，地铁车站下穿既有隧道的案例相对较少。鉴于此，论文以某地区实际工程案例为研究对象，通过有限元软件MidasGTS模拟项目建设全过程，研究地铁下穿既有隧道截桩托换技术的风险点，揭示了桩长、桩径、托换结构和截桩顺序等多种因素对截桩托换工程的影响，优化施工方案。最终，通过严格的施工控制，实现截桩托换技术在地铁下穿既有隧道中的应用。相关研究成果揭示了截桩托换技术影响因素和作用机理，对工程应用中预判风险、加快进度、节省成本具有参考意义。主要研究内容与认识如下： （1）首先，以荷载传递路径为切入点，剖析截桩托换机理，并通过有限元计算验证截桩托换技术在工程中实施的可行性。研究发现旧桩截断是风险最大的环节，且第二次托换时宜分批截断旧桩。 （2）其次，针对施工机械和临近基坑影响的问题，开展荷载分级加载和不对称开挖等多组有限元模拟计算。结果表明截桩托换技术能有效应对机械设备造成的竖向荷载，但对于临近基坑不对称开挖产生的水平荷载反应敏感。 （3）加之，考虑托换顺序、材质、桩长、桩径等因素对截桩托换技术带来的影响，开展了单一变量和多组参照的对比试验。研究发现旧桩截除应遵循“多次进行、交叉分散”的原则，并且随着细分次数的增加，新旧托换立柱间的轴力差更小，沉降量变化以类似对数函数曲线减小。其次，相较于混凝土立柱，钢柱托换可大幅缩短建设工期，轴力明显更为均衡，沉降量较混凝土托换形式增加约1倍，且在规范限值以内。最后，考虑控制沉降量，改变桩长比改变桩径更加有效。 （4）最后，基于现场实践，总结技术核心施工要点，将实际监测数据与有限元计算结果进行对比。研究发现两条曲线变化趋势一致，数值基本相同，因此有限元分析可以作为定性预判施工风险的重要措施。 |
| 作者： | 李季儒 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 凌贤长 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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