基坑開挖卸載對下臥已建盾構(gòu)隧道變形影響及控制方法研究.pdf

1、隨著城市地下空間的不斷開發(fā)利用，上跨地鐵盾構(gòu)隧道的基坑工程日益增多，基坑開挖卸載將引起周圍土層的應(yīng)力場和位移場的改變，使得下臥地鐵盾構(gòu)隧道產(chǎn)生附加內(nèi)力和變形，影響地鐵的運(yùn)營安全。如何合理預(yù)估基坑開挖卸載對下臥已建盾構(gòu)隧道變形的影響以及進(jìn)行工程控制，是一項(xiàng)急需解決的課題。本文采用實(shí)測統(tǒng)計(jì)、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合方法，對基坑開挖卸載對下臥已建盾構(gòu)隧道變形影響與控制方法進(jìn)行研究，論文主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下。
　　(1)在收集整理國內(nèi)

2、軟土地區(qū)17個(gè)上跨地鐵盾構(gòu)隧道的基坑工程實(shí)例的基礎(chǔ)上，對隧道的變形特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明:基坑開挖完成后，隧道的豎向位移表現(xiàn)為隆起變形。統(tǒng)計(jì)的17個(gè)工程實(shí)例中，有12例隧道隆起量均小于報(bào)警值10mm，表明采取有效的控制措施后下方隧道最大隆起值能得到控制;而隧道水平位移實(shí)測值較小，從監(jiān)測結(jié)果來看基坑開挖對下臥隧道的水平位移影響不大;隧道收斂變形表現(xiàn)為“豎直方向拉伸、水平方向壓縮”，隧道橫斷面變形呈“豎橢圓狀”。
　　(2)通過

3、對工程案例的統(tǒng)計(jì)和開挖卸載的影響機(jī)理分析，發(fā)現(xiàn)基坑開挖引起下臥已建盾構(gòu)隧道最大隆起量的主要因素有:基坑開挖深度h、基坑卸荷比N、基坑開挖面積A、基坑形狀系數(shù)α等;為此，開展了二維有限元數(shù)值分析，結(jié)果表明:隨著基坑開挖深度、基坑的卸載比的增大，隧道豎向隆起變形呈線性增大;隨著基坑寬度的增大，隧道豎向隆起變形呈拋物線型增大。而在對常用的控制變形措施研究分析發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行土體加固、設(shè)置抗拔樁、采取坑底堆載方法等都能顯著地減小隧道的豎向隆起變形。<

4、br>　　(3)在前人理論分析和本文實(shí)測分析的基礎(chǔ)上，建立了隧道最大隆起量的經(jīng)驗(yàn)估算公式，并用其對二階段法Kerr模型進(jìn)行修正，可以用來預(yù)測軟土地區(qū)盾構(gòu)隧道最大隆起量Smax和隧道縱向隆起變形的影響范圍BR。
　　(4)依托杭州某河道基坑開挖工程跨地鐵1號線工程，通過Plaxis3D建立三維有限元模型，模擬基坑開挖施工的全過程，分析土方開挖過程中下方隧道的變形情況，并與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果、改進(jìn)的二階段Kerr地基模型得到的結(jié)果進(jìn)行對比分