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大跨度连拱隧道下穿既有轨道交通线路扰动机理与超前预加固技术研究
| 论文题名： | 大跨度连拱隧道下穿既有轨道交通线路扰动机理与超前预加固技术研究 |
| 关键词： | 大跨度连拱隧道;下穿既有轨道交通;线路扰动机理;超前预加固;数值模拟 |
| 摘要： | 连拱隧道埋深浅、跨度大、施工工序繁多、施工过程中围岩应力变化复杂，其开挖导致的地层松弛极易波及地表；尤其是在轨道交通线路密集的城市地区，新建连拱隧道的施工会导致既有线路的变形破坏，进而影响轨道交通运营安全。因此，对连拱隧道下穿既有轨道交通线路施工扰动机理以及超前预加固技术进行研究是十分必要的。西安沣河东路大跨度连拱隧道跨度为35.14m，其正交下穿既有轨道交通五号线U型槽结构，与U型槽结构底板竖向净距最小处为2.5m。本文依托该工程，采用文献调研、相似模型试验、数值模拟的手段，开展了大跨度连拱隧道下穿既有轨道交通扰动机理与超前预加固技术的研究，主要研究成果如下： 1.通过分析隧道开挖引起的既有轨道交通线路变形规律发现，上部结构的变形特性不仅受到隧道类型、施工工艺的影响，还与其自身的结构形式有关。 2.结合实际工程，并依据相关标准，选取U型槽竖向位移、U型槽水平位移、道床与轨道竖向位移、轨道间距、轨道横向高差为工程控制指标，并给出了控制标准。 3.开展了大跨度连拱隧道下穿既有轨道交通线路相似模型试验。实验结果表明，连拱隧道开挖引起的地表沉降曲线呈“W”型分布；隧道开挖过程中，中墙上方围岩应力变化较为频繁，各开挖阶段相互影响，且两主洞的开挖存在较大的耦合效应。管幕结构能有效地控制连拱隧道开挖过程中的围岩扰动范围，并且能够减小各开挖阶段的相互影响，但随着管幕刚度的增加，其加固经济性有所降低。 4.对相似模型试验中U型槽的变形规律进行研究得到，U型槽可能存在拉伸、剪切破坏，底部隆起，扭剪破坏等变形破坏模式；以此为依据，采用管幕超前预支护结合高压旋喷注浆技术对原加固方案进行了优化。 5.对大跨度连拱隧道下穿既有轨道交通线路过程进行了三维有限元模拟。研究结果表明，管幕结构能够很好地控制隧道开挖引起的地层竖向变形与U型槽的横向变形，但是对U型槽的差异沉降控制效果一般；优化方案中管幕结构与竖向旋喷区域会相互作用，且能够形成“简支梁”效应，对U型槽的差异沉降现象控制效果较好。 |
| 作者： | 秦成伟 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 翁效林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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