【碩士】城市地鐵渡線區(qū)變截面群洞隧道施工技術(shù)的優(yōu)化研究【2009】

內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：巖土工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：合肥工業(yè)大學(xué)　　學(xué)位年度： 2009年　　在城市地下工程中，地鐵隧道的施工不可避免地產(chǎn)生地表變形，以及導(dǎo)致建筑物的不均勻沉降等現(xiàn)象，這種現(xiàn)象尤其是在修建地鐵突變斷面群洞隧道時(shí)表現(xiàn)得尤為突出。由于城市地鐵周邊地面建筑物和各種地下管線眾多，往往對(duì)隧道施工產(chǎn)生的地表沉降有著嚴(yán)格的限制。因此，對(duì)隧道地表沉降做出較為準(zhǔn)確的預(yù)測和采取相應(yīng)的控制措施是十分重要的。本文以北京地鐵五號(hào)線和平西橋站～北土城東路站渡線區(qū)群洞隧道為研究背景，。采用大型隧道專業(yè)軟件Midas／GTS進(jìn)行有限元數(shù)值模擬分析，著重研究群洞隧道施工過程中地表沉降的規(guī)律、群洞隧道施工方案的優(yōu)化及地表沉降的影響因素等。　　渡線區(qū)內(nèi)連拱隧道的開挖是該工程的一個(gè)難點(diǎn)，施工方案需要單獨(dú)考慮。本文首創(chuàng)了連拱隧道雙洞法施工工法，并通過有限元軟件GTS對(duì)連拱隧道的中洞法和雙洞法兩種施工工法進(jìn)行數(shù)值模擬的研究，從施工進(jìn)度、初期支護(hù)內(nèi)力、二次襯砌安全系數(shù)三個(gè)方面對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，確定雙洞法作為開挖方案，并對(duì)雙洞法的開挖工況進(jìn)行了計(jì)算分析，確定了最優(yōu)的開挖順序，并在施工中　　得到了應(yīng)用。　　突變大斷面隧道的過渡是變截面隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)。為達(dá)到突變斷面安全、快速過渡的目的，本文率先提出縱橫導(dǎo)洞法開挖方案，開創(chuàng)了由大斷面直接向小斷面開挖的新思路，與原設(shè)計(jì)方案小導(dǎo)坑爬坡擴(kuò)挖法比較有非常明顯的優(yōu)勢。本文基于優(yōu)化方案首次對(duì)整個(gè)渡線區(qū)群洞隧道的施工過程進(jìn)行了三維動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬研究，得出：　　(1)施工完成時(shí)地表最大沉降為37mm，地表沉降較大的區(qū)域主要集中在左右線大斷面隧道的上方；　　(2)計(jì)算分析表明，小間距隧道施工過程．中，圍巖是穩(wěn)定的，但開始段中間土柱較薄時(shí)塑性區(qū)已經(jīng)貫通，建議在施工過程中對(duì)三洞小間距隧道開始段2m范圍的中間土柱進(jìn)行加固；　　(3)從塑性區(qū)和地層圍巖變形來看，大斷面開挖、大斷面隧道臨時(shí)支護(hù)拆除、連拱隧道開挖、縱橫導(dǎo)洞開口處施工所引起的塑性區(qū)和地層變形值較大，為施工薄弱環(huán)節(jié)，施工過程中應(yīng)注意，需加強(qiáng)該部位的支護(hù)、減少開挖進(jìn)尺，及時(shí)封閉成環(huán)；　　(4)從施工過程的受力、變形、塑性區(qū)分布來看，施工過程安全穩(wěn)定，施工效果較好，說明突變斷面的縱橫導(dǎo)洞法施工方案和連拱隧道雙洞法施工方案是合理可行的，能夠確保周圍環(huán)境以及施工過程中結(jié)構(gòu)自身的安全。　　該數(shù)值計(jì)算分析結(jié)果預(yù)測了優(yōu)化方案的施工效應(yīng)，為工程實(shí)際開挖提供指導(dǎo)，為優(yōu)化施工方案提供理論依據(jù)，也為類似工程提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)很設(shè)計(jì)依據(jù)?！　?

專題推薦