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原文传递基坑卸载与顶管施工影响的近接地铁隧道变形特征与控制方法研究

论文题名：	基坑卸载与顶管施工影响的近接地铁隧道变形特征与控制方法研究
关键词：	地铁施工;基坑卸载;顶管施工;近接地铁隧道;抗拔锚索;管幕加固
摘要：	随着城市轨道交通事业的不断发展，不可避免地会发生近接地铁施工问题。为了保证既有地铁的安全运营，本文依托西安市某雨水管道工程上跨既有地铁2号线实际工程，综合采用理论分析、文献调研、现场监测、数值模拟等方法，研究了基坑卸载和顶管施工影响下既有地铁隧道结构变形、内力响应规律，模拟分析了多种加固措施对既有隧道抗浮稳定性的控制效果，以期为后续类似近接工程施工、加固与运营提供新思路。论文主要结论如下：　　（1）分析拱顶隆起变形现场监测数据和变化趋势可知，既有左线隧道拱顶隆起变形表现为两个阶段特征:缓慢增长阶段、稳定阶段。而既有右线隧道隆起变形表现为三阶段特征：快速增长阶段、缓慢增长阶段、稳定阶段。　　（2）通过有限元软件ABAQUS建立雨水管道工程上跨既有地铁隧道全过程动态施工模型，结果表明：基坑开挖和顶管施工影响下既有地铁隧道结构变形规律表现为“中心显著、隆起增加，水平抑制”特征。　　（3）基于单一因素控制变量方法研究近接要素（基坑开挖深度、基坑开挖宽度、顶管管径、土仓压力）对既有地铁隧道结构变形影响，研究发现：　　①随基坑开挖深度、开挖宽度、顶管管径增加，既有地铁隧道隆起变形规律基本一致，近似成正相关关系，但土仓压力大小对隆起变形影响较小；　　②随基坑开挖深度、开挖宽度增加，既有地铁隧道水平位移逐渐增加，而顶管管径、土仓压力增加时，既有地铁隧道沿X轴负方向的水平位移值逐渐减小，而沿X轴正方向的水平位移则逐渐增加；　　③由于受基坑卸荷作用显著，既有隧道会产生一定的背离顶管施工方向的横向变形并且这个横向变形会随顶管管径增加而减小；但当顶管管径大于2.2m时，横向变形则随顶管管径的增加而增大，此时横向变形方向均与顶进方向一致；　　④土仓压力对既有隧道竖向位移影响较小，通过改变土仓压力来控制下卧既有隧道竖向变形效果有限；但是随着土仓压力增加，沿着顶管施工方向的水平位移增幅就越大，但土仓压力过大时，就难以反映增幅变大是否由于顶管施工卸荷所造成的影响。　　（4）以拱顶最大隆起值为评价指标，各因素对既有地铁隧道隆起值的影响程度依次为：基坑开挖宽度gt;基坑开挖深度gt;顶管管径gt;土仓压力，其中土仓压力影响不显著；以拱腰最终水平位移为评价指标，各因素对既有地铁隧道最终水平位移的影响程度依次为：基坑开挖深度gt;顶管管径gt;基坑开挖宽度gt;土仓压力，其中土仓压力影响不显著。　　（5）通过对比抗拔锚索纵向布置间距1.5m、2m、2.5m下的加固效果，发现抗拔锚索显著提高了既有地铁隧道的稳定性，但是随抗拔锚索纵向布置间距减少，隆起变形控制效果并无明显差异。因此考虑经济成本，建议抗拔锚索纵向布置间距取2.5m为宜。　　（6）基于正交试验中的不利工况，当采用抗拔锚索、管幕、抗拔锚索+管幕3种不同加固措施时，3种加固措施的控制效果排序为：“抗拔锚索+管幕”组合加固gt;抗拔锚索加固gt;管幕加固，根据加固效果建议采用“抗拔锚索+管幕”组合加固措施，但实际施工中应当综合考虑加固措施的经济性、可行性等方面做出比选。
作者：	李瑶
专业：	土木工程
导师：	赖金星;牛方园
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2022