详情

原文传递浅埋暗挖区间下穿地铁U型槽安全风险控制研究

论文题名：	浅埋暗挖区间下穿地铁U型槽安全风险控制研究
关键词：	地铁隧道;施工开挖;既有结构;变形控制;浅埋暗挖区间
摘要：	随着城市轨道交通的逐步完善，城市轨道交通逐渐发展成网络。在这种背景下，不可避免地会出现大量新建地铁下穿既有地铁的情况。新建地铁下穿既有地铁，可能会导致上方的既有地铁发生较大变形，甚至影响既有地铁上的乘客的舒适性。　　本文通过理论分析、数值模拟两种途径，研究了浅埋暗挖区间下穿地铁U型槽的力学响应、控制标准和工程安全控制措施。主要研究工作和成果如下：　　(1)既有结构的变形规律：建立新建单线隧道以不同角度、新建双线隧道以不同左右线隧道间距下穿既有结构的模型。研究结果表明，新建隧道0°下穿既有结构时候的最大竖向负位移最大，0°~75°时，最大竖向负位移随着下穿角度的增大逐渐减小，下穿角度为90°的最大竖向负位移大小和下穿角度为60°时的最大竖向负位移相差不大；随着左右线隧道间距的不断增大，沉降槽宽度逐渐增大，最大竖向位移逐渐减小，最大沉降区域由两条双线隧道最大沉降的叠加形成逐渐变成两个独立的沉降区域，互相之间不影响，当左右线隧道间距超过32m时，左线隧道和右线隧道的沉降区域分开。　　(2)基于既有线列车行驶乘客舒适性的既有结构变形控制标准：研究和制定了新建单线隧道施工对既有结构前后两个面施加相同的沉降的影响、新建单线隧道施工对既有结构前后两个面施加不同的沉降、新建双线隧道施工对既有结构前后施加相同的沉降等三种情况下既有结构的变形控制标准。研究结果表明，随着沉降槽宽度系数i的增加，最大垂向振动加速度逐渐减小；随着最大沉降Smax的增大，最大垂向振动加速度也逐渐增大；与新建单线隧道施工沉降特性这种情况相比，即表现在既有地铁的左右轨施加相同的新建单线隧道施工的高斯曲线；考虑新建单线隧道施工沉降发展特性，即既有地铁的左右轨施加不同高斯沉降曲线作为轨道不平顺激励的情况下，会导致横向振动加速度发生较大变化；考虑新建双线隧道施工沉降特性的情况下，即表现在既有地铁的左右轨施加相同的双线隧道施工引起的高斯曲线；既有地铁的垂向振动加速度图大致呈现“M”型。　　(3)基于既有线结构安全性的既有结构变形控制标准：建立既有U型槽结构模型，采取了沉降和差异沉降这两个变形指标对既有结构的安全进行分析。研究结果表明，新建单线隧道施工和新建双线隧道施工对既有结构前后两个面施加相同的沉降时，当最大沉降值一定时候，沉降槽宽度系数越小，混凝土最大拉应力值越大。当沉降槽宽度系数一定时，随着最大沉降的增加，混凝土最大拉应力呈线性增加；新建单线隧道施工对既有结构前后两个面施加不同的沉降时，当沉降槽宽度系数一定，随着差异沉降的增大，最大拉应力呈线性增大，且沉降槽宽度系数越大，斜率越小。　　(4)既有结构的工程安全控制措施：在不采取任何加固措施的情况，U型槽底板前后侧发生明显的差异沉降，随着开挖的进行，开始是向前面倾斜，接着向后面倾斜。这与新建隧道与既有U型槽平行交叉穿越位置关系发生变动有关。新建隧道一开始在既有结构前面进行开挖，随后穿越到既有结构后面。建立了13A下穿既有13号线模型，结果表明，在浅埋暗挖区间小角度近距离下穿U型槽结构地铁时，采取托举桩加固措施可以显著控制沉降、差异沉降和裂缝宽度，相比注浆加固措施效果更好，缺点是花费较大，施工难度大。
作者：	程荔琼
专业：	土木工程
导师：	房倩
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2023