暗挖隧道下穿既有地下結(jié)構(gòu)的力學響應及過程控制.pdf

1、由于城市軌道交通建設時期不同，新建隧道下穿既有地下結(jié)構(gòu)的案例越來越多。穿越施工影響下既有地下結(jié)構(gòu)的安全性問題已成為城市軌道交通建設的核心問題之一。因此，對隧道施工影響下既有地下結(jié)構(gòu)的力學響應及過程控制進行研究，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文依托大量北京地區(qū)新建隧道下穿既有地下結(jié)構(gòu)工程實踐。通過案例統(tǒng)計、理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測等手段，對城市暗挖隧道下穿工程中既有地下結(jié)構(gòu)變形規(guī)律、群洞施工影響下既有地下結(jié)構(gòu)的力學響應、基于損傷劣

2、化分析的變形控制標準制定、穿越施工方案適應性分析、安全控制技術(shù)等問題進行了系統(tǒng)深入的研究，取得以下成果:
　　(1)依托工程實例，從整體和單個管節(jié)兩個角度對穿越施工影響下既有地下結(jié)構(gòu)全過程變形進行了分析。研究表明，既有地鐵結(jié)構(gòu)整體變形呈柔性;單個管節(jié)變形包括整體沉降、縱向旋轉(zhuǎn)、縱向撓曲、相對扭轉(zhuǎn)和變形縫錯動。整體沉降、縱向撓曲、縱向旋轉(zhuǎn)最不利情況發(fā)生在施工結(jié)束階段，而相對扭轉(zhuǎn)最不利情況發(fā)生在施工過程中。
　　(2)基于隨機介

3、質(zhì)理論，推導了淺埋單洞、雙洞情況下圓形斷面、橢圓形斷面、矩形斷面、曲拱直墻斷面隧道施工地層變形計算公式。以地鐵6號線朝-東區(qū)間為例，分析了臺階法、多導洞法、洞樁托換法及中洞法施工影響下的地表變形。采用兩階段分析方法，得出下穿施工影響下既有地下結(jié)構(gòu)的力學響應，并對其影響因素進行了分析。研究結(jié)果為最大變形預測方法的提出提供了數(shù)據(jù)支撐。
　　(3)通過搜集北京地區(qū)運營隧道結(jié)構(gòu)的損傷劣化案例，在對結(jié)構(gòu)裂縫、鋼筋銹蝕、混凝土碳化、混凝土表面

4、損傷、混凝土強度衰減等病害機理進行研究的基礎上，建立了地下結(jié)構(gòu)損傷劣化與運營時間的關(guān)系。同時，提出了基于損傷劣化的既有地下結(jié)構(gòu)變形控制標準的確定方法，確定了既有地下結(jié)構(gòu)的變形折減系數(shù)，最終實現(xiàn)對既有地下結(jié)構(gòu)理論控制標準的定量化折減。
　　(4)基于工程實例及兩階段法分析，建立了既有地下結(jié)構(gòu)特性、新建隧道施工方案及既有地下結(jié)構(gòu)最大沉降相互對應的三維關(guān)系。綜合考慮地質(zhì)條件、新建隧道斷面尺寸、新建隧道施工方法、新舊結(jié)構(gòu)間距、既有地下結(jié)構(gòu)

5、斷面尺寸、既有地下結(jié)構(gòu)埋深等因素對既有地下結(jié)構(gòu)變形的影響，提出了一個預測既有地下結(jié)構(gòu)最大變形的方法。同時，提出了穿越施工方案適應性的概念、適應性分析的三個步驟及適應度的計算公式，并對適應性進行了分級。
　　(5)在上述研究的基礎上，建立了穿越施工過程控制體系。該體系包括了三個主要階段:“施工前優(yōu)化施工方案”、“施工中動態(tài)控制”、“工后評估及恢復”?？紤]既有地下結(jié)構(gòu)的損傷劣化，根據(jù)適應性分析選擇合適的施工方案，并根據(jù)變形監(jiān)控實現(xiàn)過程