發(fā)布時間：2020-11-10 06:56

　　 隨著城市地區(qū)對交通需求的不斷增大以及建設(shè)環(huán)境友好型市政設(shè)施的要求,大量的地下道路在我國城市地區(qū)修建。除了具有淺埋、大跨和圍巖級別低等特點,地下道路隧道常因工期要求和長度的影響需要施作斜井、豎井等構(gòu)筑物以增加工作面。與常規(guī)的洞身段相比,隧道交叉段的開挖屬于三維問題,圍巖和支護的應(yīng)力和變形均較為復雜,因而如何控制由于開挖引起的較大變形甚至破壞顯得十分重要。鑒于此,本文以濟南市順河高架地下道路的康樂園斜井段為對象,在對其工程特征、地質(zhì)條件等進行詳細分析的基礎(chǔ)上,通過有限差分法分析不同開挖工況下結(jié)構(gòu)變形和受力特征,并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)對該隧道的開挖與支護效果進行了評價,本文開展的研究工作主要有以下幾點:(1)斜井段工程特點及難點分析。通過對該工程段的場地地質(zhì)條件、隧道的埋深、凈距以及主洞與斜井間的位置關(guān)系等的研究,并結(jié)合對國內(nèi)外相關(guān)文獻和類似工程的調(diào)查,分析本工程特點及難點;(2)斜井段開挖與支護的三維數(shù)值模擬分析�？紤]到一般很難利用理論計算對隧道交叉段進行分析,本文利用FLAC3D建立三維數(shù)值模型并模擬開挖與支護施工過程,以樁頂水平位移值作為基坑開挖與支護安全評價指標,以拱頂沉降和地表沉降作為中導洞及主洞段結(jié)構(gòu)穩(wěn)定評價指標,對不同支護條件下基坑、中導洞以及主洞段開挖后的穩(wěn)定性進行了判定;(3)監(jiān)控量測分析,內(nèi)容包含基坑監(jiān)測、中導洞變形、地表沉降等內(nèi)容,分析斜井段開挖與變形的特點,并進行效果評價。研究結(jié)果表明:該隧道交叉段圍巖受力十分復雜,主洞開挖還易受到相鄰隧道施工的影響,若開挖、支護不當,極易導致地表出現(xiàn)較大沉降變形。而三位數(shù)值計算和監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,基坑采用的鋼板樁、灌注樁等支護、中導洞和主洞采用的超前大管棚及初期支護等參數(shù)滿足隧道開挖穩(wěn)定的需求。所得結(jié)論可為類似工程提供一定參考。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U455
【部分圖文】：

隨著我國城市化進程的加快，城市土地資源的嚴重短缺和交通的大幅擴容的矛盾日益加劇，合理開發(fā)和利用地下空間資源、修建地下道路、構(gòu)建城市立體交通網(wǎng)絡(luò)是解決上述問題的重要途徑。而城市地下道路一般埋深較淺，且地質(zhì)條件復雜、地下管線及地面建筑物眾多，地下道路的施工改變了原有土層和周邊建筑的受力狀態(tài)，如果開挖與支護不當，不僅會使自身發(fā)生破壞，往往還會對臨近構(gòu)筑物、建筑物以及周邊環(huán)境造成很大的影響甚至破壞，從而給人民的生命財產(chǎn)造成不可挽回的損失。如上海軌道交通 4 號線施工期間，因施工不當致使大量的水并攜帶流砂的涌入，從而導致襯砌結(jié)構(gòu)嚴重損害（圖 1.1）、地表沉陷嚴重，周邊的3棟建筑物傾斜嚴重，防汛墻出現(xiàn)局部沉陷，預估的直接經(jīng)濟損失達1.5億元；杭州市風情大道地鐵 1 號線在 2008 年的施工過程中出現(xiàn)嚴重坍塌事故（圖 1.2）。這起地鐵施工塌方事故，導致出現(xiàn) 70 多米路面坍塌，并下陷 15 米，附近河流決堤，河水倒灌，一度水深達 6 米之高。該事故共造成 17 人死亡，4 人失蹤，24 人受傷�？梢钥闯�，選用合理的支護與開挖方法來保證隧道的安全、順利施工和減小對地表沉降以及臨近既有構(gòu)筑物、建筑物的影響顯得十分重要。

隨著我國城市化進程的加快，城市土地資源的嚴重短缺和交通的大幅擴容的矛盾日益加劇，合理開發(fā)和利用地下空間資源、修建地下道路、構(gòu)建城市立體交通網(wǎng)絡(luò)是解決上述問題的重要途徑。而城市地下道路一般埋深較淺，且地質(zhì)條件復雜、地下管線及地面建筑物眾多，地下道路的施工改變了原有土層和周邊建筑的受力狀態(tài)，如果開挖與支護不當，不僅會使自身發(fā)生破壞，往往還會對臨近構(gòu)筑物、建筑物以及周邊環(huán)境造成很大的影響甚至破壞，從而給人民的生命財產(chǎn)造成不可挽回的損失。如上海軌道交通 4 號線施工期間，因施工不當致使大量的水并攜帶流砂的涌入，從而導致襯砌結(jié)構(gòu)嚴重損害（圖 1.1）、地表沉陷嚴重，周邊的3棟建筑物傾斜嚴重，防汛墻出現(xiàn)局部沉陷，預估的直接經(jīng)濟損失達1.5億元；杭州市風情大道地鐵 1 號線在 2008 年的施工過程中出現(xiàn)嚴重坍塌事故（圖 1.2）。這起地鐵施工塌方事故，導致出現(xiàn) 70 多米路面坍塌，并下陷 15 米，附近河流決堤，河水倒灌，一度水深達 6 米之高。該事故共造成 17 人死亡，4 人失蹤，24 人受傷�？梢钥闯觯�選用合理的支護與開挖方法來保證隧道的安全、順利施工和減小對地表沉降以及臨近既有構(gòu)筑物、建筑物的影響顯得十分重要。

行計算和分析。為了消除邊界條件的影響，模型的前、后、左、右以及下邊隧道邊界的距離均設(shè)置為 5 倍的隧道洞徑，如圖 3.1 所示，最終建立的模型向的長度為 150 m，y 方向長度為 120 m，z 方向為 60 m。共考慮了 3 個地層表層向下依次為雜填土層、黃土層和中風化石灰?guī)r層。整個模型有 211,428元和 53,971 個節(jié)點。斜井明挖段主洞(a) 整體圖
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本文編號：2877628