地鐵隧道區(qū)間開挖誘發(fā)的地表沉降對北京古建筑影響研究.pdf

1、隨著城市地鐵建設(shè)的興起，相應(yīng)的環(huán)境問題引起了越來越多的關(guān)注。地鐵隧道施工階段及施工后期誘發(fā)的地表沉降是造成各種建、構(gòu)筑物產(chǎn)生外觀及功能上損害的主要原因，每年由此而造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)可觀。北京市是地鐵建造發(fā)達(dá)的城市，特別是2008年奧運(yùn)會(huì)的契機(jī)，使北京地鐵建設(shè)如火如荼。同時(shí)北京也是個(gè)古都，古建筑物到處都是。因此，怎樣把地鐵的建設(shè)對古建筑物的影響減到最低成為迫切的任務(wù)。一般地，地鐵隧道設(shè)計(jì)時(shí)不考慮周邊建筑物的情況，而以施工時(shí)控制地表的沉降為

2、主。國內(nèi)現(xiàn)行的做法是規(guī)定一個(gè)沉降上限值，北京等地為3cm，超過該值則調(diào)整施工方法或修改隧道的初步設(shè)計(jì)。此種做法忽略了地表結(jié)構(gòu)物的具體形式及其對隧道施工的響應(yīng)，由此而采取的加固及補(bǔ)償措施未必可取，一般情況下是相當(dāng)保守的。而這個(gè)值也是對現(xiàn)代建筑的研究，對古建筑物國內(nèi)很少人來研究，西方發(fā)達(dá)國家由于建國比較晚，對此的研究也不多，3cm這個(gè)值對北京古建筑物是否合適還沒有定論。為了研究隧道施工誘發(fā)的北京古建筑物結(jié)構(gòu)損害及結(jié)構(gòu)與隧道施工的相互作用，本

3、文搜集了較為詳盡的損害評價(jià)與等級資料，并針對該問題進(jìn)行了數(shù)值模擬與計(jì)算，總結(jié)一些有用的規(guī)律。本論文采用盾構(gòu)施工的施工工藝，通過改變盾構(gòu)直徑、隧道埋深、二者中心距離(簡稱偏心矩)等進(jìn)行施工動(dòng)態(tài)過程跟蹤、參數(shù)敏感性分析、反映結(jié)構(gòu)變形的參數(shù)計(jì)算、耦合分析與傳統(tǒng)損害評價(jià)方法的對比計(jì)算、評價(jià)方法的歸納等幾個(gè)方面的工作。主要的結(jié)論有： (1)隨著盾構(gòu)穿越的前進(jìn)，結(jié)構(gòu)的差異沉降及平均沉降增大，但最大值不一定是最后穿越完成后； (2)結(jié)

4、構(gòu)物的存在約束了地表的變形，但由于木框架磚填充墻結(jié)構(gòu)剛度低，影響不是很大； (3)盾構(gòu)穿越與古建筑物之間的相對距離對古建筑物有重要影響：隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，隧道正頂上柱子內(nèi)力也有變化，但幅度不一樣，主要與位置有關(guān)系；總體上說當(dāng)隧道與建筑物相距較遠(yuǎn)時(shí)面向隧道側(cè)的柱子內(nèi)力減小，而背向隧道一側(cè)的柱子內(nèi)力增加，即面向隧道一側(cè)的各梁柱結(jié)構(gòu)單元一般表現(xiàn)為卸載，而背向隧道的一側(cè)一般為加載； (4)隧道埋深對古建筑物有重要影響：隧道埋深的改

5、變對地層的運(yùn)動(dòng)影響很大，追求其動(dòng)態(tài)過程可以看出，結(jié)構(gòu)內(nèi)力對埋深15m、20m反映差別不大，而對埋深10m差別很大； (5)結(jié)構(gòu)物內(nèi)力的變化與盾構(gòu)直徑的改變也有關(guān)系：隨著直徑增大而增大。結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移對大盾構(gòu)10m、12m的規(guī)律與小盾構(gòu)6m、8m不完全一樣； (6)偏心距對古建筑影響也很大，內(nèi)力與位移經(jīng)歷由小到大再由大到小的轉(zhuǎn)變。關(guān)心隧道正上方的柱子時(shí)，偏心矩25m時(shí)最大。對于X=0，同一排柱子，偏心矩對剪力、軸力與彎矩影