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原文传递城市明挖隧道临近既有古建筑物施工控制技术研究

论文题名：	城市明挖隧道临近既有古建筑物施工控制技术研究
关键词：	明挖隧道;施工技术;临近古建筑;变形控制
摘要：	由于城市线路规划、密集的建筑物群等因素，在城市明挖隧道施工过程中不可避免的要临近一些建筑物。而明挖隧道施工过程中引起的地表沉降，可能对复杂的周边环境产生一定的影响，特别是对线路两侧的历史久远但结构耐久性、完好性日渐衰退的重点文物及古建筑保护带来难题。在历史文物古迹与现代文明相遇之际，本文结合工程的实际情况，以重庆某道路拓宽明挖隧道工程为背景，采用理论分析、数值模拟及现场监测等研究方法，分析了城市明挖隧道施工对明挖隧道支护结构、周围地表土体及临近古建筑的扰动影响，并研究了城市明挖隧道临近古建筑安全稳定的施工控制技术，确保明挖隧道及临近古建筑的安全稳定。此外对城市明挖隧道临近既有古建筑变形控制指标及标准的确定进行了探讨。主要的研究成果如下：　　（1）对既有的明挖隧道理论，包括明挖隧道自身变形、周围地表沉降、明挖隧道开挖对临近建筑物的影响理论进行了研究。并以重庆某道路拓宽明挖隧道工程为背景依托，通过建立明挖隧道开挖的数值模型，分析了钢支撑、混凝土支撑两种支撑结构以及明挖隧道开挖完成后坑道底部加固、两侧加固和不加固等加固处理方式对临近古建筑的影响，发现了明挖隧道施工过程中临近古建筑产生了不均匀沉降，并得出了：两种类型内支撑结构对于建筑物变形的作用效果基本一致；明挖隧道开挖完成后对坑道底部进行加固处理可以有效的保证临近古建筑物的安全稳定。　　（2）以城市明挖隧道及临近古建筑为对象，建立了相应的城市明挖隧道施工引起临近古建筑物变形有限元计算模型，并考虑明挖隧道的开挖技术及进尺，通过分析临近古建筑的水平及竖向变形特征，得出了采用不同水平开挖顺序时，分层分段跳槽开挖是最优的开挖顺序；在此基础上分析了不同竖向开挖进尺条件下临近古建筑的变形情况，得出了城市明挖隧道竖向开挖进尺为3.2m、5m、2m、4m、4m时，临近古建筑受到的影响最小。　　（3）考虑城市明挖隧道围护桩不同直径、间距、桩长、强度等级及内支撑不同水平间距等条件，对临近古建筑变形控制技术进行研究，并对各施工参数进行敏感性分析得出：内支撑水平间距以及围护桩直径是建筑物变形的主要影响因素。并基于上述成果得出城市明挖隧道临近古建筑支护结构体系参数为：内支撑的水平间距宜取4m，围护桩直径宜取1.8m，桩间距宜取4.0m，桩长宜取23.2m，桩强度等级宜采用C25。　　（4）基于城市明挖隧道临近古建筑物的施工控制技术成果，开展监测控制技术，得到监测数据都在控制标准范围内，监测成果验证了施工控制技术在城市明挖隧道临近古建筑物安全稳定性上具有较好的优化效果。　　（5）通过数值模拟与监控量测相结合的方法，对城市明挖隧道临近古建筑的变形规律进行研究，总结出临近古建筑变形控制指标为：最大沉降值及差异沉降量。并通过工程类比、相关规范及数值分析等手段，建议城市明挖隧道临近古建筑物允许最大沉降值为15mm~20mm，最大差异沉降量为5mm~10mm，而施工预警值则按照控制的80%考虑，满足上述条件之一即应预警。
作者：	王志成
专业：	土木水利
导师：	陈林杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023