發(fā)布時間：2018-11-21 12:19

【摘要】：論文依托北京地鐵14號線10.22m大直徑土壓平衡盾構長距離掘進控制工程實例,借鑒已有盾構控制技術進行快速施工創(chuàng)新,采用理論分析、數(shù)值計算、緊密結合現(xiàn)場測試和室內(nèi)試驗相結合的綜合研究方法,提出了大直徑盾構機快速掘進及管片配制安裝產(chǎn)生地表變形沉降規(guī)律及關鍵控制技術,實現(xiàn)了月掘進平均492m,最快641m/月的最高水平。研究將有利于促進北京地鐵從“雙洞雙線”轉向“單洞雙線”線路敷設方式的轉變和建設方法的革新,意義重大。主要關鍵技術研究內(nèi)容有六項。 一、大盾構引起的地表變形規(guī)律和分布特征 (1)地表沉降槽曲線符合Peck曲線(Gauss公式),地表沉降最大沉降大致在12.0mm到36.4mm之間；拱頂覆粘性土時,最大沉降值在12.0mm到25.9mm之間；拱頂覆砂性土時,最大沉降大致在20.4mm到36.4mm之間。 (2)地表沉降槽寬度系數(shù)i與隧道埋深z大致成正比關系,隧道拱頂為粘性土時,比例系數(shù)k約為4.7,地層損失率平均為0.40%；拱頂為砂性土時,比例系數(shù)k約為3.5,地層損失率平均為0.45%。總體看來,地層損失率大致在0.31-1.04%之間。 (3)地層損失Vs與漿液注入率大致成負指數(shù)關系：地表沉降最大值和沉降槽寬度均隨注漿量、土倉壓力的增大而減��；數(shù)據(jù)表明,漿液注入率控制在145-175%之間時,地表沉降控制較好。 二、地表變形預測方法 (1)本文建立的基于LS-SVM的地表沉降最大值以及地表沉降槽寬度預測模型可以考慮盾構法關鍵技術參數(shù)以及隧道埋深、拱頂覆土力學特性的影響,彌補了傳統(tǒng)預測方法在此方面的不足,更貼合工程實際,便于工程推廣應用。 (2)本文計算分析表明,相比線性函數(shù)和多項式核函數(shù),RBF核函數(shù)具有較強的統(tǒng)計學習及更高的泛化推廣能力,尤其適應地表沉降最大值和沉降槽寬度的建模分析。 (3)基于LS-SVM建模分析,可以寫出地表最大沉降及沉降槽寬度與相關影響因素的顯式表達,從而可以更加清晰認識相關要素與地表沉降關鍵特征參數(shù)的作用機理。 三、大盾構始發(fā)關鍵技術 (1)大盾構成功始發(fā)的實踐證明,本工程主要依據(jù)工程經(jīng)驗選取旋噴方法進行端頭加固可行的,反力架結構推力荷載考慮2.7的安全系數(shù)是偏于安全的,通過負環(huán)管片拼裝前后的控制措施保證負環(huán)管片的成型質(zhì)量以及在盾構臺車軌道上方鋪設鋼板解決了臺車輪組小半徑曲線轉彎問題的做法是合理的,對類似工程有較好參考價值。 (2)針對大直徑盾構沿350m曲線半徑和27‰線路縱坡的困難始發(fā)條件,文中提出的始發(fā)反力架和基座安裝精度指標是合理的,滿足了始發(fā)要求。 (3)理論建模計算分析表明,大直徑盾構始發(fā)過程中其自重與托墊間的摩擦力產(chǎn)生的阻滯力矩不能滿足刀盤旋轉切削的掘進要求,必須在其托墊和盾構殼體之間采取抗扭矩措施。 四、渣土改良技術和同步注漿漿液配比 (1)注入濃度為5%泡沫和濃度為8%泥漿的渣土改良方案以及針對大直徑盾構渣土攪拌進行的泥漿、泡沫系統(tǒng)設置、管路獨立布置、添加口的數(shù)量和位置的設計,特別是渣土主動攪拌裝置的配備是成功的,滿足了生產(chǎn)需要。 (2)實踐表明,同步注漿采用雙液漿方案,漿液配比為水：水泥：泥漿：緩凝劑=1：1：0.3：0.013,以及每環(huán)漿液的注入量為14.1-15.3m3／環(huán)的做法是成功的。 五、隧道內(nèi)部會車浮放式道場系統(tǒng) (1)突破傳統(tǒng)固定式運輸車場的限制,建立一種可適應不同坡度并可在曲線段快速敷設的可移動式隧道內(nèi)雙道岔四軌會車浮放式道場,是實現(xiàn)長大隧道高效水平運輸?shù)募夹g關鍵,有助于發(fā)揮盾構技術安全、迅速和環(huán)保的優(yōu)點。 (2)本文建立的車場位置和運輸距離模型是本工程在距始發(fā)位置1km和1.7km處設置會車浮放式道場的理論基礎,對于其他行業(yè)長大隧道的建設也有重要的參考價值。 六、近接施工安全控制技術 (1)構建以合理盾構掘進參數(shù)選擇、地層渣土改良方案優(yōu)化和綜合注漿控制等為核心技術的主動控制技術體系,并依據(jù)環(huán)境條件復雜狀況,配合實施鄰近環(huán)境條件和建(構)筑物的現(xiàn)狀檢測、施工過程的數(shù)值化仿真以及必須的地層(和)或鄰近建(構)物加固措施,依然是復雜環(huán)境條件下直徑10.22m大盾構地層微擾動控制技術的核心。 (2)對于大直徑盾構在小半徑曲線上的施工,主動“鉸接”功能的配備和沿曲線長度范圍內(nèi)的合理操作順序至關重要,這是大盾構姿態(tài)控制和減少對周圍地層擾動的關鍵技術措施之一。而完善的信息化施工和監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時反饋分析,是有效指導大盾構掘進施工過程控制及盾尾同步注漿和二次補漿施工,嚴格控制地層沉降的保證。
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【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U455.43

【參考文獻】

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本文編號：2346946