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隧道下穿既有线大直径管棚支护效果及参数优化分析
| 论文题名： | 隧道下穿既有线大直径管棚支护效果及参数优化分析 |
| 关键词： | 隧道工程;施工管理;管棚支护体系;参数优化 |
| 摘要： | 随着城市地铁网以及高速铁路网的不断发展，在地铁及高速铁路控制区范围内出现了大量穿越工程。对于新建穿越工程特别是下穿既有轨道结构的隧道工程，其施工会使周围土体产生扰动，引起轨道结构产生竖向及横向变形，造成轨道的附加不平顺。另一方面，随着当前地铁及高速铁路的大量建设，隧道在交通中的重要性日益突出。为保证隧道的安全、快速施工，隧道常常需要进行超前预支护，其中管棚支护体系得到较为广泛的应用。管棚支护体系的设计参数是否合理决定了整个工程的施工安全以及地面变形的程度，影响既有线路的运营情况。因而有必要对管棚在隧道工程应用的支护效果进行细致的研究，这对确保穿越施工期间列车的舒适和安全性具有重要的理论和实用价值。 本文就隧道下穿既有线大直径管棚支护效果及参数合理选取进行了全面的研究，主要研究内容及成果如下: (1)选取2个管棚超前支护条件下穿越工程的典型实例，使用ANSYS有限元分析软件，对管棚以及导洞施工引起的既有铁路轨道变形进行了研究并讨论了管棚的支护效果。计算分析结果表明管棚支护与注浆加固配合使用可以大大减小新建工程施工引起的既有轨道结构竖向变形。与此同时，可以看出管棚施工造成的轨道结构最大竖向变形占到工程完成后最大竖向变形的50％左右，并且管棚的支护效果随着隧道各导洞的开挖而逐渐显现，最终表现为非常有效的控制了隧道施工过程中引起的轨道结构变形。 (2)以某地铁新增站外隧道下穿地铁路基段工程为实例，使用ANSYS有限元软件建立二维模型研究了管棚设计参数对其支护效果的影响。结果表明:采用合理的管棚设计参数可以最大程度减小管棚施工对既有铁路轨道的影响，但是U形沉降槽的宽度并没有很明显的区别;新建隧道埋深越大，其管棚施工及导洞施工对轨道结构的影响越小，但是管棚施工引起的轨道结构变形占施工结束轨道结构变形的比例基本不受隧道埋深的影响。 (3)以某地铁新增站外隧道下穿地铁路基段工程为实例，并采用SIMPACK动力学分析软件建立了车辆—轨道空间耦合动力模型，结果表明:管棚以及导洞的施工对车辆运行安全性以及运行舒适性产生了一定的不利影响。但采用合理的管棚支护设计参数，可以在不降速的条件下一定程度减小这种影响并保证车辆运行较高的安全性以及运行的舒适性。 |
| 作者： | 刘悦 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 彭华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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