淺埋暗挖法隧道上穿既有盾構隧道的變形控制研究.pdf

1、隨著城市人口的急速膨脹，城市地下空間的集約式利用使得地下結構之間相互的影響問題日益突出。本文在總結新建工程穿越既有城市軌道交通工程經(jīng)驗和研究成果的基礎上，緊密結合北京CBD地區(qū)銀泰至航華大斷面地下過街人行通道上穿地鐵10號線工程，通過理論分析、數(shù)值計算、室內模型試驗和現(xiàn)場實時監(jiān)測的方法，系統(tǒng)研究了淺埋暗挖隧道上穿既有盾構隧道的變形規(guī)律及受力情況，并提出了相應的變形控制措施，主要工作及研究成果如下:
　　(1)通過三維數(shù)值模擬計算和

2、室內模型試驗，得到既有盾構隧道變形的總體規(guī)律，預測得到既有隧道的上浮值。隨著上部隧道的開挖，既有隧道結構的變形經(jīng)歷了先上浮后回落，速率先大后小，并逐漸趨于穩(wěn)定的過程。通過室內模型試驗，發(fā)現(xiàn)在既有隧道和上方隧道交匯斷面處，土壓力減小值要明顯大于交匯斷面兩側處的土壓力減小值，且上下側土壓力值差也較大，說明交匯斷面上浮較大，驗證了計算結論。據(jù)此初步確定了合理的隧道開挖方案和土層加固方案。
　　(2)基于正交試驗理論構建正交試驗，研究表明

3、覆跨比、夾土層厚度對隧道上浮值具有顯著影響。結合實際工程特點，提出了此正交試驗應以拱頂上浮值、拱底上浮值、隧道徑向相對位移、隧道豎向相對位移4項作為評價指標，試驗結果方差分析和極差分析表明:夾土層厚度是上穿施工時既有隧道變形程度的最重要影響因素，為合理的注漿設計提供了依據(jù)。
　　(3)建立了上穿既有隧道施工的解析模型，推導得出了上部卸載情況下既有盾構隧道橫向變形曲率的計算公式，并分析了實際工程中既有隧道的橫截面安全性。建立了上部卸

4、載情況下既有隧道縱向受力模型，分別推導了單彈簧模型和雙彈簧模型下上部卸載引起的既有隧道撓度、轉角、彎矩、剪力，結合實際工程分析了雙彈簧模型的適用性，研究表明單彈簧模型比雙彈簧模型計算得到的隧道上浮值要大。
　　(4)通過現(xiàn)場監(jiān)測研究發(fā)現(xiàn):大斷面通道上穿施工引起的既有盾構隧道結構變形總體以上浮為主、結構自身變形較小，隧道結構豎向位移、水平收斂及道床結構豎向位移的變化規(guī)律一致，均經(jīng)歷了快速上升區(qū)、急速回落區(qū)、波動下降區(qū)及后期波動穩(wěn)定區(qū)

5、4個階段。在工程地質與水文地質條件、夾土層厚度基本相同條件下，上穿西線隧道的通道覆跨比0.75、上穿東線隧道的通道覆跨比0.95的情況下，而通道施工引起的既有隧道的豎向變形量東線2.3mm要明顯的小于西線隧道4.1mm，可見覆跨比越大隧道的上浮值越小，正交試驗分析結果與現(xiàn)場實測結果一致。
　　(5)基于對既有盾構隧道的工前狀況檢測，掌握了既有隧道的狀態(tài)，依托數(shù)值分析的預測，利用變位分配原理對新建隧道施工過程進行控制，成功的控制了既