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原文传递浅埋暗挖法隧道上穿既有盾构隧道的变形控制研究

论文题名：	浅埋暗挖法隧道上穿既有盾构隧道的变形控制研究
关键词：	隧道开挖;浅埋暗挖隧道;上穿施工;既有盾构隧道;夹土层厚度;变形控制
摘要：	随着城市人口的急速膨胀，城市地下空间的集约式利用使得地下结构之间相互的影响问题日益突出。本文在总结新建工程穿越既有城市轨道交通工程经验和研究成果的基础上，紧密结合北京CBD地区银泰至航华大断面地下过街人行通道上穿地铁10号线工程，通过理论分析、数值计算、室内模型试验和现场实时监测的方法，系统研究了浅埋暗挖隧道上穿既有盾构隧道的变形规律及受力情况，并提出了相应的变形控制措施，主要工作及研究成果如下: 　　(1)通过三维数值模拟计算和室内模型试验，得到既有盾构隧道变形的总体规律，预测得到既有隧道的上浮值。随着上部隧道的开挖，既有隧道结构的变形经历了先上浮后回落，速率先大后小，并逐渐趋于稳定的过程。通过室内模型试验，发现在既有隧道和上方隧道交汇断面处，土压力减小值要明显大于交汇断面两侧处的土压力减小值，且上下侧土压力值差也较大，说明交汇断面上浮较大，验证了计算结论。据此初步确定了合理的隧道开挖方案和土层加固方案。　　(2)基于正交试验理论构建正交试验，研究表明覆跨比、夹土层厚度对隧道上浮值具有显著影响。结合实际工程特点，提出了此正交试验应以拱顶上浮值、拱底上浮值、隧道径向相对位移、隧道竖向相对位移4项作为评价指标，试验结果方差分析和极差分析表明:夹土层厚度是上穿施工时既有隧道变形程度的最重要影响因素，为合理的注浆设计提供了依据。　　(3)建立了上穿既有隧道施工的解析模型，推导得出了上部卸载情况下既有盾构隧道横向变形曲率的计算公式，并分析了实际工程中既有隧道的横截面安全性。建立了上部卸载情况下既有隧道纵向受力模型，分别推导了单弹簧模型和双弹簧模型下上部卸载引起的既有隧道挠度、转角、弯矩、剪力，结合实际工程分析了双弹簧模型的适用性，研究表明单弹簧模型比双弹簧模型计算得到的隧道上浮值要大。　　(4)通过现场监测研究发现:大断面通道上穿施工引起的既有盾构隧道结构变形总体以上浮为主、结构自身变形较小，隧道结构竖向位移、水平收敛及道床结构竖向位移的变化规律一致，均经历了快速上升区、急速回落区、波动下降区及后期波动稳定区4个阶段。在工程地质与水文地质条件、夹土层厚度基本相同条件下，上穿西线隧道的通道覆跨比0.75、上穿东线隧道的通道覆跨比0.95的情况下，而通道施工引起的既有隧道的竖向变形量东线2.3mm要明显的小于西线隧道4.1mm，可见覆跨比越大隧道的上浮值越小，正交试验分析结果与现场实测结果一致。　　(5)基于对既有盾构隧道的工前状况检测，掌握了既有隧道的状态，依托数值分析的预测，利用变位分配原理对新建隧道施工过程进行控制，成功的控制了既有隧道的上浮值。通过加强注浆和超前支护，减小了既有隧道的变形速率，也减小了隧道所受弯矩。研究表明数值预测、分部变位控制并加强现场量测在穿越既有线工程中是非常必要和有效的。
作者：	贺美德
专业：	地下工程
导师：	王梦恕
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文