原文传递
曲线隧道盾构施工地表沉降影响因素及控制措施研究
| 论文题名： | 曲线隧道盾构施工地表沉降影响因素及控制措施研究 |
| 关键词： | 曲线隧道;盾构施工;地表沉降;变化规律 |
| 摘要： | 随着城市发展水平的持续升高和缓解城市交通压力的需要，地铁建设迅速发展，地下城市空间分布日益复杂，地铁线路在设计时需要对重要建筑及设施避让,因此隧道常以曲线掘进，进一步增加了施工的安全风险。曲线隧道施工相较于直线隧道，受超挖、欠挖的影响较大，易出现管片破损、地表沉降大、卡机等问题,因此，曲线隧道施工中地表沉降变化规律对实际工程具有指导意义。依托青岛地铁6号线峨眉山路站～富春江路站区间隧道为背景，利用理论计算法、现场实测法、数值模拟法相结合的方法，研究曲线隧道施工对地表沉降的影响变化规律，主要研究内容如下: （1）收集分析富春江路站～峨眉山路站区间盾构施工掘进参数监测数据，发现盾构机千斤顶推力、刀盘扭矩和土仓压力等掘进参数受到曲率半径变化影响较为明显，曲率半径变小，总推力越大，刀盘扭矩越大，土仓压力越大。盾构机于曲线段掘进时，应根据实际工程需要，选择合适的盾构掘进参数。 （2）依据数学关系，分析了曲线隧道尺寸、铰接装置和曲率半径之间的关系，计算盾构机铰接角和曲线隧道不同曲率半径下施工产生的超挖量，建立了超挖量与曲率半径之间的函数关系式，分析了管片拼装产生的地层损失率对地表沉降的影响。 （3）依据隧道的超几何理论，推导了双曲线Peck公式。并利用数值模拟计算结果、理论计算数据、现场实测数据对比分析，分析数值模型正确性，修正Peck公式预测曲线隧道施工地表沉降的可行性。 （4）利用数值模型建立单曲线和双曲线盾构开挖模型，在曲率半径R=250～500m范围，曲线隧道的曲率半径越小，隧道内侧超挖量越大，沉降越大,偏移量越大;在双曲线隧道中，后行隧道对先行隧道产生扰动，会使得先行隧道地表沉降最大值有所增加。 （5）建立数值模型控制单一变量，研究了隧道上部覆土厚度、注浆压力、土仓压力和管片弹性模型对地表沉降影响变化规律。在同种地层中掘进时，覆土厚度在7～16m之间时，其对地表沉降最大值影响较大，开挖影响范围较小;在0.1～0.3MPa范围内，改变注浆压力和土仓压力可控制地表沉降。增大管片的弹性模量，会减小隧道的径向收敛，地表沉降也越小。 （6）总结分析了工程实例所遇问题，提出了相应的解决方案。通过铰接角张开率、超挖刀的使用率及预纠偏技术对曲线隧道轴线进行控制;控制土仓压力、匀速掘进，来控制地表沉降量;控制同步注浆速度及注浆量的大小，对于注浆质量较差位置应及时二次注浆;严格控制出土量大小;严格控制管片质量，控制盾构机的千斤顶推力，减小切向分力对管片的影响作用。 |
| 作者： | 孟成龙 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 洪勇;王旭春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
