地铁盾构隧道下穿人行通道施工技术研究

摘要

近年来，城市地下空间开发和利用日益成为关注的热点。我国各个城市的地质条件差异大，在盾构掘进过程中，隧道所遇到的岩土工程问题也截然不同。软土地层城市中地下工程的施工对周边既有建筑物和地下建筑物的扰动影响是制约和控制设计和施工的重要因素。在一些软土地层，盾构法施工引起周围建筑物的沉降、公共设施的破坏已经引入们的极大关注。
　　本文依托厦门市本岛至翔安过海通道工程五缘湾站～会展中心站区间隧道下穿人行通道工程，综述国内外盾构隧道掘进的理论研究现状，对土压平衡盾构掘进进行了重点论述，并对土压平衡盾构下穿人行通道施工过程借助有限元软件ANSYS所建立的数值模型，研究隧道不同埋深以及所处地层变化情况下，采用先开挖左洞后开挖右洞、先开挖右洞后开挖左洞以及左右洞同时开挖的开挖方法下穿人行通道开挖时对人行通道位移及地表沉降的影响规律，得到如下研究成果:
　　①当隧道埋深大于2.6倍时，隧道下穿段未同时施工时，人行通道Y方向位移呈现出“跷跷板”效应，当隧道埋深小于2.6倍时，“跷跷板”效应消失。
　　②不管是采用先开挖左洞后开挖右洞，还是先开挖右洞后开挖左洞的方案，对人行通道X及Z方向位移影响均较小。
　　③随着隧道埋深的增加，人行通道Y方向位移均呈减小趋势，先右后左开挖方法产生的位移较大。
　　④当隧道埋深大于2.6倍时，地表沉降变化斜率为正值;当隧道埋深小于2.6倍时，地表沉降变化斜率为负值。
　　⑤当左右洞分别开挖时，引起各自上方地表沉降变化的斜率是基本一致的，即先开挖左洞时引起左洞上方地表沉降和先开挖右边时引起左洞上方地表沉降的变化速率时一样的。
　　⑥当隧道所处地层围岩级别由Ⅴ级变化到Ⅳ级时，不管是采用先开挖左洞后开挖右洞，还是先开挖右洞后开挖左洞的工序，人行通道Y方向位移均减小约25％，X、Z方向位移相差不大，地表沉降变化斜率均减小约70％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 理论计算方法

1．2．2 数值分析法

1．2．3 物理模型试验法

1．3 研究内容和技术路线

第二章 土压平衡盾构理论分析

2．1 土压平衡盾构的工作原理

2．2 盾构顶进推力的分析

2．2．1 盾构掘进中摩擦阻力的确定

2．2．2 盾构推进的正面阻力

2．2．3 盾构千斤顶顶进推力

2．3 同步注浆的目的与原理

2．3．1 同步注桨的目的

2．3．2 同步注桨的原理

2．3．3 同步注桨工艺和方法

2．3．4 同步注桨材料选用、参数设置与注桨工艺

2．3．5 同步注桨的注意事项

2．4 二次注浆

2．5 本章小结

第三章 工程概况及施工风险分析

3．1 工程概况

3．2 工程重难点

3．2．1 盾构施工对人行通道的影响

3．2．2 盾构土体的变形分析

3．3 施工风险应对措施及注意事项

3．3．2 区间隧道与邻近建筑物、管线的关系及处理方案

3．3．3 施工过程中的保护措施

3．3．4 应急预案

3．4 本章小结

第四章 隧道不同埋深对人行通道的影响研究

4．1 计算参数

4．2 数值模拟说明

4．3 1．6倍埋深

4．3．1 计算模型

4．3．2 计算结果分析

4．4 2．1倍埋深

4．4．1 计算模型

4．4．2 计算结果分析

4．5 2．6倍埋深

4．5．1 计算模型

4．5．2 计算结果分析

4．6 3．1倍埋深

4．6．1 计算模型

4．6．2 计算结果分析

4．7 3．6倍埋深

4．7．1 计算模型

4．7．2 计算结果分析

4．8 本章小结

4．8．1 人行通道位移对比分析

4．8．2 地表沉降对比分析

4．8．3 小结

第五章 隧道所处地层变化对人行通道的影响研究

5．1 地层一：残积砂质粘性土

5．1．1 计算模型

5．1．2 计算结果分析

5．2 地层二：全风化花岗岩

5．2．1 计算模型

5．2．2 计算结果分析

5．4 本章小结

5．4．1 人行通道位移对比分析

5．4．2 地表沉降对比分析

5．4．3 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献