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盾构下穿对既有车站与线路的影响与控制措施预研究
| 论文题名： | 盾构下穿对既有车站与线路的影响与控制措施预研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;盾构下穿过程;既有车站;应力重分布;地表沉降;注浆加固 |
| 摘要： | 在城市地铁隧道盾构施工时，不可避免地下穿原有的地下管线、建筑物基础、地铁车站和既有地铁隧道等相关的地下建（构）筑物。隧道盾构施工会造成土层的扰动，进而影响其相关结构的稳定性，严重时会造成既有结构的功能性损坏，从而导致事故的发生。一旦发生事故，不仅会导致地铁施工的停滞，造成经济损失，还会对城市造成极大的负面影响。 本文以成都地铁17号线将要下穿既有的地铁2号线及其所属的人民公园站为工程背景，从理论分析与数值模拟两个方面对可能产生的安全风险进行前期分析与研究，达到提前预判盾构下穿过程中的工程难度及其存在的风险程度，为正式施工前提供一定的决策参考。主要的研究工作与相关研究成果如下： （1）从应力分布情况来分析，总结了17号线隧道下穿车站与既有线路区间的应力重分布状态。并通过计算表明左线隧道上方的垂直应力约为334KN/m2，右线隧道上方的垂直应力约为141KN/m2，其左线隧道开挖对地表、既有线路造成的影响大于右线隧道开挖对地表、车站造成的影响。 （2）通过Midas GTS建立17号线盾构下穿既有车站与线路的模型并进行数值模拟计算。其计算结果表明盾构下穿车站与既有线路会造成破坏性的影响，其薄弱处位于既有车站与线路的连接处，所受的最大拉应力为2.7Mpa，超过了其抗拉强度的设计值1.57Mpa。既有线路的倾斜率为0.17‰，车站的倾斜率为0.3‰，车站的不均匀沉降趋势高于既有线路。对盾构下穿既有车站与线路引起的夹层土沉降进行数值模拟计算，可以得出在既有结构的相关物理学参数一定的情况下，既有结构的存在能够降低夹土层的沉降量，沉降量降低的幅度与土层与既有结构的距离成正相关的关系，其降低的范围与既有结构的宽度同样成正相关的关系。对其地表沉降进行数值模拟计算，既有车站与线路的存在能有效降低盾构施工引起的地表沉降。 （3）在总结盾构下穿施工中的掘进参数、注浆加固措施及监测控制措施的基础上，对加固后的地层进行了数值模拟计算，其结果表明采取的加固措施能够有效的降低车站与线路所受的最大拉应力，其所受的最大拉应力为1.47Mpa，未超过其抗拉强度的设计值1.57Mpa，一定程度上能保证施工的安全。左、右线夹层土的沉降量有明显降低，其在加固范围的夹层土最大沉降量的下降幅度分别为86%与70%，其左、右线夹层土沉降量差异相对于加固前同样有所降低，降低幅度为76%。对土层进行注浆加固能够有效的降低夹层土的不均匀沉降。既有线路倾斜率为0.08‰，车站底板倾斜率为0.1‰，对土层进行注浆加固的防控措施能够保证其结构的整体稳定性。 |
| 作者： | 龚航 |
| 专业： | 安全工程 |
| 导师： | 苏华友;周冠南 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南科技大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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