目前地鐵隧道建設中采用最多的施工方法是盾構掘進法,它具有掘進速度快、安全可靠、施工質量控制好等優(yōu)點,但由于地鐵車站、折返線、聯(lián)絡線隧道等特殊斷面的存在,把盾構施工的區(qū)間分割的比較分散,造成非正常掘進時間過多、平均掘進速度下降,從而引起工期的延誤、造價的提高。鄭州地鐵2號線紫-東區(qū)間左線與聯(lián)絡線接岔處,由于受到線路和周圍建筑環(huán)境的影響,面臨施工工期緊、施工難度大等困難,且國內鮮有同類工程先例可以借鑒。為了有效地解決盾構區(qū)間施工與特殊隧道斷面施工的矛盾,縮短施工工期,本文結合工程特點,嘗試將“先隧后站”理念應用到區(qū)間隧道的擴挖中,即先用盾構直接通過特殊斷面區(qū)段,再用礦山法反向邊擴挖隧道、邊拆除盾構管片,該方法不僅發(fā)揮了盾構機長距離掘進的效能,也將充分利用了礦山法施工的成熟經驗。本文以此項目為工程背景,分析了復雜條件下盾構區(qū)間擴挖的力學特性,并對管片和初期支護結構的受力轉換規(guī)律、施工風險、以及施工過程對周圍環(huán)境的影響等進行了深入的研究。取得的主要成果如下:(1)基于數(shù)值模擬,通過分析地表位移、拱頂沉降和結構受力的變化特征,揭示了斷面開挖順序對偏心擴挖隧道的影響規(guī)律,結果表明:工序1(開挖左上(1)部——開挖右上(2)部——開挖左下(3)部——開挖右下(4)部)的擴挖次序更為合理。(2)進行了盾構區(qū)間礦山法擴挖修建大斷面隧道在不同圍巖級別條件下的適應性分析。結論如下:擴挖上半部分隧道和拆除支撐對地層擾動尤為突出。在Ⅵ級圍巖中,盾構擴挖造成的環(huán)境影響更強烈,故在Ⅵ級圍巖中進行盾構擴挖施工,應采取必要的輔助施工措施,并加強數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測,才可進行擴挖施工。(3)進行了復雜條件下盾構區(qū)間擴挖在不同預加固措施下的加固效果分析,結果表明:在備選方案中,工法4(同時施作管棚和超前小導管注漿加固)最有利于盾構隧道的擴挖施工,加固效果最為理想,屬于較安全的一種地層超前加固措施。(4)針對盾構擴挖施工的設計方案,建立三維數(shù)值計算模型,對隧道結構進行受力和變形分析,評判圍巖的穩(wěn)定性和支護設計的合理性。結果表明:管片、初期支護和臨時支撐的安全系數(shù)均滿足《鐵路隧道設計規(guī)范》TB-10003-2016中結構強度安全的要求;管片和初期支護變形也滿足《城市軌道交通工程監(jiān)測技術規(guī)范》GB 50911-2013的要求。說明結構處于安全狀態(tài),擴挖設計方案合理。(5)建立三維數(shù)值模擬模型,分析了盾構擴挖對地表沉降、管線沉降、建筑物沉降和傾斜、樁基礎的位移的影響。結果表明:盾構隧道擴挖對周邊環(huán)境影響明顯,但現(xiàn)有施工方案對周邊環(huán)境的影響均在設計控制標準范圍之內。(6)以現(xiàn)場監(jiān)測結果為依據(jù),分析了盾構擴挖引起的地表沉降、拱頂沉降、管線沉降、建筑物沉降、圍巖壓力、混凝土應力以及鋼拱架應力的變化特征,結果表明:各監(jiān)測點沉降已經趨于穩(wěn)定,圍巖變形趨于穩(wěn)定,隧道擴挖設計方案合理。對比分析了實測結果與數(shù)值分析結果,結論表明:現(xiàn)場實測與數(shù)值分析結果比較吻合,驗證了研究方法的可行性及結論的可靠性。(7)在實測數(shù)據(jù)基礎上進行了回歸分析,得到了沉降變形的一般規(guī)律。結果表明:橫向地表沉降滿足Peck公式高斯曲線規(guī)律,擬合分析得到地表沉降值范圍在12.24～18.13mm。地表沉降隨時間變化滿足BiDoseResp曲線的變化規(guī)律。拱頂沉降滿足Logistic曲線規(guī)律,擬合分析得到拱頂沉降值范圍在16～26mm之間。
【學位單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U455.43
【部分圖文】：

蘭州交通大學博士學位論文- 3 -圖1.1 巴維列茨克站橫斷面圖圖1.2 基輔地鐵站橫斷面圖圖1.3 十月革命站橫斷面圖 圖1.4 撒馬爾什車站橫斷面圖圖1.5 把盾構隧道作為拱座基礎的單拱地鐵車站

- 3 -圖1.1 巴維列茨克站橫斷面圖圖1.2 基輔地鐵站橫斷面圖圖1.3 十月革命站橫斷面圖 圖1.4 撒馬爾什車站橫斷面圖圖1.5 把盾構隧道作為拱座基礎的單拱地鐵車站

圖1.1 巴維列茨克站橫斷面圖圖1.2 基輔地鐵站橫斷面圖圖1.3 十月革命站橫斷面圖 圖1.4 撒馬爾什車站橫斷面圖圖1.5 把盾構隧道作為拱座基礎的單拱地鐵車站

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張元海;卓寒清;;太平隧道改擴建施工中隧道擴挖技術探討[J];人民珠江;2011年04期

2 周君波;;反擴導井及機械清碴在豎井擴挖中的應用[J];中國水運(下半月);2010年03期

3 葉小兵;豎井擴挖施工技術[J];煤炭科學技術;2004年05期

4 白海洋;;隧道大跨度原位對稱擴挖方案的探討[J];中國設備工程;2018年09期

5 劉明輝;殷愛國;郭偉;;既有隧道擴挖改造的施工控制及數(shù)值模擬研究[J];鐵道工程學報;2014年11期

6 李海光;;隧道擴挖圍巖與初期支護間的壓力監(jiān)測分析[J];筑路機械與施工機械化;2015年08期

7 祝巖;;既有鐵路隧道擴挖施工技術[J];國防交通工程與技術;2020年01期

8 孔錘鋼;;高寒地區(qū)地鐵區(qū)間擴挖改造施工技術探討[J];鐵道建筑;2014年10期

9 范偉慧;胡靖宇;;南水北調中線崗頭隧洞二次擴挖段施工方法[J];施工技術;2013年S1期

10 段大平;劉哲;吳瀾;武艷紅;羅花;;向家壩水電站引水斜井擴挖方案[J];水電與新能源;2010年03期

相關會議論文 前10條

1 胡國偉;郝四旺;程文斌;張俊兵;;復雜條件下淺埋隧道單改雙線拆除擴挖控制爆破技術[A];第八屆全路工程爆破學術會議鐵道工程爆破論文集[C];2009年

2 劉立鵬;汪小剛;李超毅;李昌博;;擴挖洞徑降低雙護盾TBM護盾卡機風險效用分析[A];水工隧洞技術應用與發(fā)展[C];2018年

3 馬雨峰;劉林元;侯曉斌;王潤;韓昊男;關景明;;斜井擴挖機械扒渣技術在豐寧抽水蓄能電站的應用[A];抽水蓄能電站工程建設文集2019[C];2019年

4 張新金;劉維寧;路美麗;范歡;王占奎;;盾構擴挖法建造地鐵車站的監(jiān)測方案設計[A];中國土木工程學會第十三屆年會暨隧道及地下工程分會第十五屆年會論文集[C];2008年

5 黃明利;范宏柱;譚忠盛;;淺埋既有人防隧道擴挖地鐵車站施工技術研究[A];巖石力學與工程的創(chuàng)新和實踐：第十一次全國巖石力學與工程學術大會論文集[C];2010年

6 李文聰;;盾構擴挖法地表沉降監(jiān)測與變形規(guī)律研究[A];《智慧城市與軌道交通》2015年中國城市科學研究會數(shù)字城市專業(yè)委員會軌道交通學組年會論文集[C];2015年

7 李海鋒;劉維寧;路美麗;;盾構擴挖法建造地鐵車站的內支撐方案研究[A];中國土木工程學會第十二屆年會暨隧道及地下工程分會第十四屆年會論文集[C];2006年

8 郭振武;陳勇;;隧道變形的技術處理方案[A];中國公路學會2005年學術年會論文集（上）[C];2005年

9 朱家穩(wěn);鄭仕躍;;隧道擴挖改造穿越——既有大型坍方施工技術[A];貴州工程項目管理論文集（2010）[C];2010年

10 李永純;;城市江底分岔小凈距隧道側壁擴挖施工技術[A];2012年中鐵隧道集團低碳環(huán)保優(yōu)質工程修建技術專題交流會論文集[C];2012年

相關重要報紙文章 前10條

1 記者 王愷;我省今年擴挖10萬口塘壩[N];安徽日報;2012年

2 特約記者 陸新剛　通訊員 梁杰 張燦;新鋪借力擴挖當家塘[N];孝感日報;2012年

3 記者 王武斌　通訊員 甘繼學;每人捐萬元養(yǎng)老錢擴挖當家塘[N];孝感日報;2011年

4 記者 甘勇　通訊員 李俊輝 胡順華;300座小水庫擴挖助安全度汛[N];湖北日報;2008年

5 記者 王剛　通訊員 謝永紅;漢南投資4000萬元“清淤擴挖”[N];長江日報;2011年

6 本報記者 王愷;當家塘如何真“當家”[N];安徽日報;2013年

7 宣金祥;“當家塘”不要建成“景觀”塘[N];中國水利報;2014年

8 記者 寧波　通訊員 鄭禎 劉星;市招投標局 為駐點村擴挖4口塘堰[N];孝感日報;2012年

9 桃源縣水利局黨委書記 局長 曾文志;擴挖小山塘 振興大水利[N];常德日報;2011年

10 特約記者 劉定旭　通訊員 楊建;漢川掀起擴挖塘堰高潮[N];孝感日報;2011年

相關博士學位論文 前4條

1 賈磊;復雜條件盾構區(qū)間隧道擴挖力學行為研究[D];蘭州交通大學;2019年

2 吳占瑞;盾構擴挖地鐵車站地層與建筑物變形規(guī)律及控制研究[D];西南交通大學;2013年

3 王芳;PBA法擴挖大直徑盾構隧道修建地鐵車站風險辨識與控制研究[D];北京交通大學;2013年

4 彭念;原位擴建隧道圍巖力學響應機理研究[D];重慶大學;2010年

相關碩士學位論文 前10條

1 吳晨;既有雙洞擴挖隧道受力變形規(guī)律與抗震性能研究[D];福建工程學院;2019年

2 楊賓;基于壓力拱理論隧道原位擴挖過程松動圈計算方法研究[D];華僑大學;2017年

3 范宏柱;淺埋既有人防隧道擴挖地鐵車站施工技術研究[D];北京交通大學;2009年

4 呂品;錦屏水電站綠片巖段擴挖及落底開挖穩(wěn)定研究[D];大連理工大學;2011年

5 時常悅;軟弱圍巖隧道大變形控制技術研究[D];長安大學;2014年

6 吳占瑞;盾構擴挖修建地鐵車站對臨近建筑物影響研究[D];西南交通大學;2009年

7 趙毅;盾構擴挖修建地鐵車站施工工法研究[D];西南交通大學;2010年

8 孟凡兵;隧道2擴4擴挖爆破振動效應及安全判據(jù)研究[D];華僑大學;2012年

9 劉江峰;盾構擴挖修建地鐵車站引起地層移動規(guī)律研究[D];西南交通大學;2010年

10 許世偉;盾構擴挖修建地鐵車站施工方案研究[D];北京交通大學;2007年

本文編號：2817666