城市地铁狭小场地盾构始发井施工技术研究

摘要

随着城市地铁的发展以及盾构法施工技术的广泛应用，对城市地铁狭小场地盾构始发井深基坑施工技术进行研究，并据此提出相应的优化建议和注意事项，已成为目前一个迫切需要研究的热点课题。本文以广州地铁二、八号线盾构l标段盾构始发井深基坑施工为研究背景，采用三维有限元数值模拟与现场监测数据相结合对比分析的研究手段，对狭小场地下盾构始发井场地布置、规划，横跨基坑的40t龙门吊轨道梁及其支撑系统、盾构始发井深基坑开挖、盾构始发对深基坑的影响等问题进行了系统的研究。 主要研究内容和方法： 1．首先，提出了在狭小场地条件下，盾构始发井施工的场地布置及规划需要考虑的问题及应注意的事项；在此基础上，系统、科学的对盾构始发井及盾构施工场地进行了布置，总结狭小场地条件下地铁施工场地布置原则；并从工程实际出发，进行了40t龙门吊轨道梁及其支撑系统的设计； 2．采用三维有限元方法，对40t龙门吊轨道梁及其支撑系统、盾构始发井深基坑开挖、盾构始发进行研究，主要分析在关键工况时，周边地面、龙门吊轨道梁及其支撑系统、始发井基坑内支撑及结构的位移和应力变化情况； 3．将有限元分析结果和现场实际监测数据进行对比分析，结合现场实际施工情况，提出40t龙门吊轨道梁及其支撑系统设计、始发井基坑支护系统、盾构始发参数的相关优化建议和可采取的合理施工措施。 主要研究成果： 1．分析了在狭小场地条件下盾构始发井场地布置的重要性及其关键环节，提出了如何合理利用施工场地，使场地得到最合理优化布置； 2．对龙门吊轨道梁及其支撑系统进行设计和计算分析，并结合现场监测数据，提出了狭小场地下龙门吊轨道梁布置的合理解决办法； 3．分析了不同开挖工况时，始发井深基坑周边地面及基坑支护结构位移及应力的变化情况，并据此提出了该工程地质特点及施工条件下，深基坑支护结构设计优化建议和应注意事项； 4．分析了盾构始发对始发井深基坑的影响，结合工程实际情况，提出了盾构始发的相关参数优化建议和可采取的合理施工措施。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1概述

1.1.1城市地铁现状、效益及前景

1.1.2国内城市地铁盾构始发井施工出现的问题

1.1.3国外类似问题的研究现状

1.2研究问题的提出

1.3主要研究内容

第2章依托工程背景及研究方法

2.1工程背景简介

2.1.1盾构始发井工程概况

2.1.2始发井施工环境

2.2研究方法

2.3本章小节

第3章狭小场地盾构始发井基本问题研究

3.1盾构始发井施工场地安排

3.1.1盾构始发井施工场地规划

3.1.2盾构始发井施工用地分析

3.1.3狭小场地对盾构始发井的影响

3.1.4狭小场地对盾构施工的影响

3.1.5狭小场地盾构始发井及盾构施工场地布置

3.2龙门吊轨道梁

3.2.1龙门吊轨道梁说明

3.2.2龙门吊轨道梁设计

3.3钢管柱设计

3.3.1钢管柱荷载计算

3.3.2钢管柱强度验算

3.4钢管柱基础设计

3.4.1钢管柱基础参数

3.4.2钢管柱基础验算

3.5本章小结

第4章盾构始发井施工关键技术分析及研究

4.1三维弹塑性有限元基本理论

4.1.1弹塑性本构关系基本理论

4.1.2弹塑性体本构关系

4.1.3有限元基本方程

4.1.4计算单元简介

4.2有限元分析内容及模型建立

4.2.1有限元分析内容

4.2.2建模的考虑及材料参数

4.2.3模型的建立

4.3龙门吊工作过程计算分析及研究

4.3.1龙门吊工作过程计算分析

4.3.2轨道梁、钢管柱、钢管柱基础现场监测数据

4.3.3龙门吊轨道梁及其支撑系统的优化

4.4始发井深基坑开挖计算分析

4.4.1基坑开挖计算分析1

4.4.1基坑开挖计算分析2

4.4.2基坑周边地面及支护体系监测数据

4.4.3基坑支护结构优化

4.5盾构始发对始发井深基坑影响分析

4.5.1盾构始发对始发井深基坑影响的计算分析

4.5.2盾构始发相关参数优化

4.6本章小结

第5章结论与建议

5.1主要结论

5.2发展趋势及建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研实践