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地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降分析与控制研究
| 论文题名： | 地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降分析与控制研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;盾构施工;下穿既有铁路;沉降监测;数值模拟 |
| 摘要： | 随着地铁建设的高速发展，地铁隧道下穿既有铁路的工程越来越多。地铁施工必然会扰动周围地层，致使既有铁路路基产生整体沉降和差异沉降，不利于铁路的安全运营。因此，研究地铁施工引起的铁路路基沉降变形规律以及地层加固措施对路基沉降的控制效果具有重大的意义。此外，以往的盾构施工数值模拟方法中鲜有考虑盾构施工过程中盾壳对周围土体的摩擦作用，而该作用正是盾构工法有别于其他工法的重要特征之一。因此，如何在盾构施工数值模拟过程中考虑盾壳摩擦对地层变形的影响是一个非常值得研究的问题。 本文以北京地铁14号线菜户营站～西铁营站区间下穿京九、柳广铁路特级风险源为工程背景，通过FLACD数值模拟计算，研究盾构穿越路基整个施工过程中路基的沉降规律和风险点的安全状况，并分析路基注浆与二次补浆后洞内径向注浆联合加固措施对路基沉降的控制效果。期间，采用FLAC3D软件中内置的土工格栅单元对常规的盾构施工数值模拟方法进行了改进，使其能够模拟盾构推进过程中盾壳摩擦作用对地层变形的影响。本文取得的主要研究成果如下: (1)在盾壳摩擦作用影响下:盾构周围土体产生明显的纵向位移场;盾构前方地表隆起量与盾构后方地表沉降量与无盾壳摩擦作用时相比均有明显增加;盾构周围土体位移场、应力场、应变场的分布情况与无盾壳摩擦作用时相比更符合预期的力学表现。 (2)盾构开挖过程伴随着地表沉降槽的扩展，且左、右线隧道施工引起的地表沉降有明显的叠加效应，盾构下穿引起的地表沉降主要产生在盾构通过阶段和盾尾空隙沉降阶段，路基两侧的不均匀沉降及测点的沉降速率均与盾构的推进位置有关。 (3)无加固措施条件下，盾构下穿引起的京九、柳广铁路路基的整体沉降超过了10mm的控制要求，路基纵向沉降在L=10m弦量测最大矢度值超过了4mm的控制要求，且京九铁路路基两侧差异沉降接近4mm的控制要求。因此，需采取地层加固措施对路基沉降进行控制以保证行车安全。 (4)路基注浆与二次补浆后洞内径向注浆联合加固能够有效控制路基沉降，地层加固后，京九、柳广铁路各项沉降风险指标均满足路基沉降控制标准，加固取得了预期效果。且选取合理的加固方案及加固参数能够有效地提升加固效果。 |
| 作者： | 张恒臻 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 曾巧玲 |
| 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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