隨著城市地區(qū)對(duì)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(guó)城市地區(qū)修建。除了具有淺埋、大跨和圍巖級(jí)別低等特點(diǎn),地下道路隧道常因工期要求和長(zhǎng)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(kāi)挖屬于三維問(wèn)題,圍巖和支護(hù)的應(yīng)力和變形均較為復(fù)雜,因而如何控制由于開(kāi)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(jì)南市順河高架地下道路的康樂(lè)園斜井段為對(duì)象,在對(duì)其工程特征、地質(zhì)條件等進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,通過(guò)有限差分法分析不同開(kāi)挖工況下結(jié)構(gòu)變形和受力特征,并結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)該隧道的開(kāi)挖與支護(hù)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià),本文開(kāi)展的研究工作主要有以下幾點(diǎn):(1)斜井段工程特點(diǎn)及難點(diǎn)分析。通過(guò)對(duì)該工程段的場(chǎng)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(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和類(lèi)似工程的調(diào)查,分析本工程特點(diǎn)及難點(diǎn);(2)斜井段開(kāi)挖與支護(hù)的三維數(shù)值模擬分析。考慮到一般很難利用理論計(jì)算對(duì)隧道交叉段進(jìn)行分析,本文利用FLAC3D建立三維數(shù)值模型并模擬開(kāi)挖與支護(hù)施工過(guò)程,以樁頂水平位移值作為基坑開(kāi)挖與支護(hù)安全評(píng)價(jià)指標(biāo),以拱頂沉降和地表沉降作為中導(dǎo)洞及主洞段結(jié)構(gòu)穩(wěn)定評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)不同支護(hù)條件下基坑、中導(dǎo)洞以及主洞段開(kāi)挖后的穩(wěn)定性進(jìn)行了判定;(3)監(jiān)控量測(cè)分析,內(nèi)容包含基坑監(jiān)測(cè)、中導(dǎo)洞變形、地表沉降等內(nèi)容,分析斜井段開(kāi)挖與變形的特點(diǎn),并進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明:該隧道交叉段圍巖受力十分復(fù)雜,主洞開(kāi)挖還易受到相鄰隧道施工的影響,若開(kāi)挖、支護(hù)不當(dāng),極易導(dǎo)致地表出現(xiàn)較大沉降變形。而三位數(shù)值計(jì)算和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,基坑采用的鋼板樁、灌注樁等支護(hù)、中導(dǎo)洞和主洞采用的超前大管棚及初期支護(hù)等參數(shù)滿足隧道開(kāi)挖穩(wěn)定的需求。所得結(jié)論可為類(lèi)似工程提供一定參考。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：U455
【部分圖文】：

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市土地資源的嚴(yán)重短缺和交通的大幅擴(kuò)容的矛盾日益加劇，合理開(kāi)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(wèn)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(fù)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(kāi)挖與支護(hù)不當(dāng)，不僅會(huì)使自身發(fā)生破壞，往往還會(huì)對(duì)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(cái)產(chǎn)造成不可挽回的損失。如上海軌道交通 4 號(hào)線施工期間，因施工不當(dāng)致使大量的水并攜帶流砂的涌入，從而導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p害（圖 1.1）、地表沉陷嚴(yán)重，周邊的3棟建筑物傾斜嚴(yán)重，防汛墻出現(xiàn)局部沉陷，預(yù)估的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1.5億元；杭州市風(fēng)情大道地鐵 1 號(hào)線在 2008 年的施工過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重坍塌事故（圖 1.2）。這起地鐵施工塌方事故，導(dǎo)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(dá) 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x用合理的支護(hù)與開(kāi)挖方法來(lái)保證隧道的安全、順利施工和減小對(duì)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(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市土地資源的嚴(yán)重短缺和交通的大幅擴(kuò)容的矛盾日益加劇，合理開(kāi)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(wèn)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(fù)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(kāi)挖與支護(hù)不當(dāng)，不僅會(huì)使自身發(fā)生破壞，往往還會(huì)對(duì)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(cái)產(chǎn)造成不可挽回的損失。如上海軌道交通 4 號(hào)線施工期間，因施工不當(dāng)致使大量的水并攜帶流砂的涌入，從而導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p害（圖 1.1）、地表沉陷嚴(yán)重，周邊的3棟建筑物傾斜嚴(yán)重，防汛墻出現(xiàn)局部沉陷，預(yù)估的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1.5億元；杭州市風(fēng)情大道地鐵 1 號(hào)線在 2008 年的施工過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重坍塌事故（圖 1.2）。這起地鐵施工塌方事故，導(dǎo)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(dá) 6 米之高。該事故共造成 17 人死亡，4 人失蹤，24 人受傷。可以看出，選用合理的支護(hù)與開(kāi)挖方法來(lái)保證隧道的安全、順利施工和減小對(duì)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(jì)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(zhǎng)度為 150 m，y 方向長(zhǎng)度為 120 m，z 方向?yàn)?60 m。共考慮了 3 個(gè)地層表層向下依次為雜填土層、黃土層和中風(fēng)化石灰?guī)r層。整個(gè)模型有 211,428元和 53,971 個(gè)節(jié)點(diǎn)。斜井明挖段主洞(a) 整體圖
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