北京地铁新草区间隧道群近接施工力学行为研究.pdf

北京地铁新草区间隧道群近接施工力学行为研究 摘 要 随着城市地下空间的利用率不断提高，地下轨道交通的可用空间逐渐趋于饱 和，故在地铁隧道施工过程中常出现近接既有线路，多条隧道、管线等交叉纵横 的现象，为确保隧道群近接施工时的安全稳定性，本文依托北京地铁新草区间段 暗挖隧道，对隧道群的施工方案、上跨既有地铁影响和隧道群近接施工力学行为 进行了研究，研究结果表明： （1）通过FLAC3D数值模拟对新建地铁隧道施工方案的安全性进行了研究， 研究结果表明：基于洞桩法开挖，配合管棚和管幕的预加固方式，在小导洞完成 后运用逆作法进行整体结构施作时的各结构变形和内力更小，安全系数更高；在 多导洞情况下，以先中后边的顺序、小导洞开挖完成立即打桩的方式进行施工时， 隧道结构稳定性更高。 （2 ）通过数值模拟和现场监控量测对新建浅埋隧道上跨既有双线隧道近接 施工进行研究，研究结果表明：上跨施工使得底部既有线出现交叉位置上浮、两 端部分下沉的现象；新建隧道开挖洞径越大，底部既有线变形越大、最大主应力 越小，两隧道距离越近，底部既有线变形越大、内力越大；在大断面洞桩法开挖 时采用全环注浆的加固方案，能同时减小路面和底部结构的位移，降低结构内力， 提高安全系数；最后通过对比现场监控量测发现，由于施工综合因素的不可控性， 使得路面沉降值远超预期，未能达到允许控制范围内，而对底部既有10号线的变 形控制效果优异，变形曲线与模拟值相似，且各监测点均未超过位移控制值。 （3 ）通过开挖模拟后的结构变形值，确定了以管棚和管幕的预加固下先开 挖东侧大断面的隧道施工方案；进而基于该优选方案进行加固措施的研究，得出 只对上半环注浆加固的方案，既能保证各结构变形满足控制标准，也能使各隧道 结构内力显著降低，提高隧道群施工的安全性。 关键词：城市地铁，浅埋暗挖，上跨既有线，隧道群，近接施工，力学行为 I 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 绪论 1 1.1 研究背景及意义 1 1.2 国内外研究现状 1 1.2.1 隧道近接既有结构施工影响研究现状 1 1.2.2 交叉隧道近接施工研究现状 2 1.2.3 小净距隧道近接施工研究现状 4 1.3 工程概况 5 1.3.1 工程位置及施工设计 5 1.3.2 工程地质 6 1.3.2 工程难点 6 1.4 研究内容及目的 6 1.4.1 研究内容 7 1.4.2 技术路线 7 1.4.3 研究方法 8 1.4.4 研究目标 8 第二章 新草区间大断面隧道分部施工方案优化分析 9 2.1 引言 9 2.2 预加固措施优化研究 9 2.2.1 计算概况 9 2.2.2 测点布置 11 2.2.3 位移分析12 2.2.4 内力分析15 2.3 正作逆作法优选研究17 2.3.1 计算概况17 2.3.2 位移分析19 2.3.3 内力分析21 2.4 开挖顺序优化研究23 2.4.1 计算概况23 2.4.2 测点布置25 2.4.3 位移分析26 2.4.4 内力分析27 2.5 本章小结30 第三章 新机场线区间隧道上跨既有 10 号线近接施工力学行为 .32 3.1 引言32 3.2 上跨既有线隧道近接施工影响研究32 3.2.1 计算模型32 3.2.2 计算工况32 3.2.3 测点布置33 3.2.4 位移分析34 3.2.5 内力分析36 3.3 新机场线区间隧道近接施工加固方案优化研究38 3.3.1 计算概况38 3.3.2 位移分析39 3.3.3 新建隧道内力分析4 1