【摘 要】
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近年来,伴随着城市地下空间的开发利用与地上高架桥交通路网的不断延伸完善,新建桥桩邻近运营地铁隧道的工程日益增加。近距离桥桩施工势必会引起土体扰动和变形,导致邻近地铁隧道产生附加变形和内力,对隧道结构的安全性构成了极大威胁。基于此,本文依托杭州市风情大道改建工程,通过理论计算与数值模拟方法探究了桥桩施工对既有地铁隧道纵、横向变形以及管片性能的影响。主要研究成果及创新点如下:(1)建立桥桩施工简化力学
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近年来,伴随着城市地下空间的开发利用与地上高架桥交通路网的不断延伸完善,新建桥桩邻近运营地铁隧道的工程日益增加。近距离桥桩施工势必会引起土体扰动和变形,导致邻近地铁隧道产生附加变形和内力,对隧道结构的安全性构成了极大威胁。基于此,本文依托杭州市风情大道改建工程,通过理论计算与数值模拟方法探究了桥桩施工对既有地铁隧道纵、横向变形以及管片性能的影响。主要研究成果及创新点如下:(1)建立桥桩施工简化力学模型,提出了全长套管灌注桩施工各附加力的修正计算公式,并基于Mindlin应力解和两阶段分析法,得到了桥桩施工引起的既有隧道附加应力与纵向变形,理论计算结果与实测数据对比验证良好。探讨桥桩施工全过程邻近地铁隧道的纵向变形动态化变化规律,提出桥桩长度、直径与桩—隧相对净距不同程度影响着既有隧道的变形发展,并给出了施工影响分区建议。(2)提出一种考虑既有隧道刚度的附加围压计算公式。建立管片三维数值模型,分析了桥桩施工引起的隧道管片横向变形与内力变化规律,发现管片最终产生水平移动、竖向沉降、逆时针旋转以及竖椭圆变形。桥桩直径与管片变形之间呈线性正比关系,桩—隧相对净距与管片变形之间呈指数型反比关系,考虑运营地铁初始椭圆度可较为真实地反映椭圆度存在的压拱与放大效应。(3)建立工程危险工况的三维数值仿真模型,综合评估施工风险,发现考虑群桩施工叠加效应引起的既有隧道变形数值更大,影响范围更广,且与桥桩的分布位置和相对净距有关。(4)建立桥桩邻近地铁隧道施工风险等级与安全风险评价标准,从邻近度、施工参数、运营地铁隧道状态以及错台变形等方面综合评估桥桩近距离施工的扰动影响,并给出运营地铁隧道整治与变形控制措施、项目管理、设计方案、施工方案以及监测检测等方面的安全防控对策建议。图[87]表[18]参[148]。
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