城市轨道交通区间隧道开挖对邻近市政桥梁桩基础影响分析研究

摘要

随着我国经济的快速发展，现代化大都市在一个个建成，交通拥堵问题随之出现，为了解决城市的拥堵问题，许多城市采用立交桥及高架桥等交通方式，但是随着人民生活水平的快速提高，机动车的数量增加速度远远的快于城市道路建设的速度，使得城市交通更加拥堵。城市轨道交通作为现代大都市的重要交通工具，有着用量大、速度快、经济，环保、安全等优点，可以解决城市大部分的交通客流。城市轨道交通的建设在许多城市来说已经是刻不容缓了，至今，国内已有43个城市开建地铁，有更多的城市开始规划建设城市轨道交通。轨道交通建设过程中频繁的出现区间盾构隧道穿越既有建筑物的各类邻接施工。邻接施工的安全风险及对既有建筑物的结构造成的影响已成为工程实施过程中的重要环节。
　　盾构法施工是现在国内轨道交通区间隧道普遍采用的方式，其具有施工安全性高，速度快、对周围环境影响小等优点，但作为轨道交通建设的难点，区间盾构隧道下穿既有市政桥梁在兰州市尚属首次，特别是兰州市特殊的地层结构，轨道交通在黄土地区的建设较少，此类研究在国内及国际也是凤毛麟角，在区间盾构穿越邻接建筑物的施工过程中，既要保证区间隧道的安全，也需要保证盾构施工对既有市政桥梁基础等的安全，并将区间盾构对既有市政桥梁基础等的沉降影响控制在安全范围之内。因此，在区间隧道与既有市政桥梁桩基础水平间距无法调整的前提下，在设计阶段采用何种方案才能保证区间隧道与既有市政桥梁的安全成为一个难点，并且提出合理的保护措施及指导施工阶段的施工，保证工程安全，在今后类似邻接施工工程显得尤为重要。
　　本文以兰州市轨道交通1号线七里河至小西湖区间下穿既有小西湖立交桥工程为研究对象，提出了三种穿越方案，即区间盾构隧道在既有桥梁桩底的上部、中间、下部分别穿越，并模拟了采用注浆加固措施方案前后，区间盾构隧道对既有市政桥梁的沉降影响进行了分析和总结，并根据实际情况提出了比较合理的设计方案，本研究为以后轨道交通区间盾构隧道穿越既有市政桥梁该类的工程设计及施工提供借鉴和参考。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 国内外研究现状和发展趋势

1．4 主要研究内容

1．5 本章小结

2 区间隧道下穿既有市政桥梁的变形控制标准及有限元软件介绍

2．1 盾构的分类及选型

2．2 盾构的使用及监测

2．2．1 盾构法的使用

2．2．2 盾构法的变形监测

2．3 变形控制标准

2．3．1 相关变形控制标准

2．3．2 沉降变形控制标准确定依据

2．3．3 立交桥变形控制标准

2．4 有限元法及软件ANSYS的介绍

2．5 本章小结

3 区间隧道下穿既有市政桥梁工程概况及模型建立

3．1 工程概况

3．1．1 兰州市城市轨道交通线网规划概况

3．1．2 兰州市城市轨道交通1号线一期工程概况

3．1．3 兰州市城市轨道交通七里河～小西湖区间工程概况

3．1．4 兰州市小西湖立交桥概况

3．1．5 工程地质概况

3．2 隧道下穿既有市政桥梁方案研究

3．2．1 隧道在既有市政桥梁桩基不同位置的方案

3．2．2 既有市政桥梁桩基承载力验算

3．3 ANSYS有限元模型的建立

3．3．1 三维有限元模型

3．3．2 计算假设

3．3．3 参数设置

3．3．4 穿越施工过程的模拟与实现

3．4 本章小结

4 区间隧道下穿引起既有市政桥梁结构的变形分析

4．1 未采取加固措施时引起的变形分析

4．1．1 地表沉降

4．1．2 盾构施工对既有桥梁下部结构变形影响分析

4．1．3 盾构施工对既有桥梁梁体结构变形影响分析

4．2 预注浆加固后引起的变形分析

4．2．1 地表沉降

4．2．2 盾构施工对既有桥梁下部结构变形影响分析

4．2．3 盾构施工对既有桥梁梁体结构变形影响分析

4．3 各方案对比分析

4．4 本章小结

5 区间隧道下穿邻近市政桥梁工程施工技术措施和监测原则

5．1 施工技术措施

5．2 保障措施

5．3 注意事项

5．4 预案

5．5 施工注意事项

5．6 监测原则

5．7 测点布置

5．8 桥梁三级预警与沉降控制标准

5．9 监测频率

5．10 允许控制值与允许控制速率

5．11 建议

结论

致谢

参考文献