【摘要】：近幾年,我國(guó)掀起了城市地鐵盾構(gòu)隧道建設(shè)的熱潮,新建隧道盾構(gòu)從上方或下方穿越既有隧道的工程狀況越來(lái)越普遍。但是,新建隧道上下穿越既有隧道,在地下空間形成多層次多隧道相互疊交的復(fù)雜形式尚不多見(jiàn),相關(guān)理論研究也落后于工程實(shí)踐。隨著城市地鐵網(wǎng)絡(luò)的逐漸完善,多線疊交隧道的出現(xiàn)在所難免。為此,本文以上海地區(qū)新建11號(hào)線隧道盾構(gòu)先下后上近距離穿越既有4號(hào)線平行隧道形成三層隧道四線疊交的特殊工況為背景,采用室內(nèi)模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法,研究了新建隧道盾構(gòu)施工和列車(chē)荷載作用下既有隧道的變形控制問(wèn)題。論文的主要研究工作如下:(1)確定“土體-盾構(gòu)施工-列車(chē)荷載”系統(tǒng)的參量,基于量綱分析法推導(dǎo)了系統(tǒng)的相似準(zhǔn)則。進(jìn)行常規(guī)重力場(chǎng)下盾構(gòu)施工的排液法模型試驗(yàn),模擬了土體開(kāi)挖卸荷、地層損失和同步注漿的前移過(guò)程,研究地層損失和同步注漿對(duì)縱向、橫向地表變形的影響,揭示新建隧道周?chē)令w粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。(2)建立新建11號(hào)線上下近距離穿越既有4號(hào)線盾構(gòu)施工的三維有限元模型,利用單元“生”“死”、改變單元屬性和施加面力等方法實(shí)現(xiàn)土體開(kāi)挖、支護(hù)壓力施加、注漿壓力施加、管片拼裝和漿液逐步硬化等動(dòng)態(tài)施工過(guò)程的精細(xì)化模擬,考慮既有隧道周?chē)翂毫Φ姆植家?guī)律,結(jié)合既有隧道豎向位移的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),研究新建隧道盾構(gòu)下穿施工時(shí)土倉(cāng)壓力和注漿壓力以及上穿施工時(shí)壓重范圍和壓重量對(duì)既有隧道變形的影響。(3)通過(guò)地鐵列車(chē)移動(dòng)輪載法、人工激振力函數(shù)法和列車(chē)荷載數(shù)定分析法3種方法計(jì)算上海地鐵列車(chē)荷載時(shí)程,考慮管片-土體及管片間的接觸特性和縱向螺栓的連接作用,建立道床-襯砌-土體系統(tǒng)三維動(dòng)力有限元計(jì)算模型,采用Newmarkβ法求解隱式積分方程,利用荷載子程序DLOAD實(shí)現(xiàn)列車(chē)荷載的移動(dòng)施加,分析比較了3種計(jì)算方法所得地鐵列車(chē)荷載作用下道床單元和土體單元?jiǎng)討?yīng)力以及道床點(diǎn)豎向位移和加速度響應(yīng)的差異,為模型試驗(yàn)中列車(chē)荷載的確定提供依據(jù)。(4)提出一種模擬地鐵列車(chē)移動(dòng)輪載的室內(nèi)模型試驗(yàn)方法,負(fù)有鐵塊的列車(chē)車(chē)輛模型通過(guò)電機(jī)牽引著在盾構(gòu)隧道內(nèi)移動(dòng),隧道結(jié)構(gòu)包括襯砌管片環(huán)、整體道床、鋼軌和軌枕模型,以研究不同地鐵列車(chē)移動(dòng)輪載大小、列車(chē)速度以及隧道埋深直徑比情況下,既有隧道襯砌結(jié)構(gòu)的變形和加速度響應(yīng)規(guī)律。(5)以新建隧道上下夾穿單根既有隧道為背景,交替進(jìn)行新建隧道排液和既有隧道內(nèi)的移動(dòng)輪載試驗(yàn),對(duì)比分析“先下后上”和“先上后下”2種穿越順序盾構(gòu)施工和列車(chē)荷載作用下既有隧道的變形規(guī)律。(6)引入既有隧道豎向位移相對(duì)變化量與新建隧道外徑的比值作為施工期間既有隧道擾動(dòng)程度的評(píng)價(jià)指標(biāo),結(jié)合上海軟土地區(qū)新建隧道穿越既有隧道的工程實(shí)例提出了既有隧道微擾動(dòng)判定指標(biāo)的初步取值,總結(jié)了既有隧道微擾動(dòng)的控制措施。以減小既有隧道的擾動(dòng)次數(shù)為原則,分上下新建隧道中心線重合和不重合2種情況討論了軟土地區(qū)多線疊交的穿越順序。實(shí)際工程以盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中既有隧道變形的“可控性”為目標(biāo),采用“先下后上”的穿越順序進(jìn)行施工。最后,對(duì)本文研究所取得的成果進(jìn)行了總結(jié),對(duì)論文的不足之處和研究展望進(jìn)行了討論,以期為多線疊交盾構(gòu)施工過(guò)程中既有隧道的變形控制提供參考。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U455.43;U456

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2450601