黄土场地双连拱地铁隧道浅埋暗挖施工对近邻既有隧道衬砌结构的影响

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地铁建设是缓解现代城市交通拥堵问题,提升城市形象的重要途径。目前,在我国许多大中城市地铁建设正处于一个大力发展的阶段,城市地铁线路纵横交错。在地铁隧道连片成网的过程中不可避免的出现了大量近接工程,新建隧道的开挖对近邻既有隧道的周围环境的扰动成为了影响隧道结构安全和运营稳定性的重要隐患,近年来引起了相关从业者的高度重视。双连拱隧道在地铁隧道领域中多用于停车出入场线及换乘区间,其由于断面结构复杂,施工步序较多,对周围岩土体的开挖扰动更为明显,开展双连拱隧道施工对近邻既有隧道影响的研究尤为重要。本文依托西安地铁5号线雁鸣湖停车场线双连拱隧道工程,采用数值模拟与现场实测相结合的分析方法研究了黄土场地双连拱地铁隧道近平行施工对近邻既有隧道衬砌结构受力变形的影响,并进一步分析了双连拱隧道上跨与下穿施工对既有隧道衬砌结构的影响规律,对比了三种相对空间位置工况下既有隧道衬砌受力变形特征和差异。主要工作内容和成果如下:(1)针对依托工程,对近邻既有隧道进行高频率的监控量测,同时建立三维数值模型,模拟实际工程工况,在与实测数据对比验证模拟精度的前提下分析双连拱隧道浅埋暗挖近平行施工对既有隧道衬砌结构的影响,研究表明:在施工过程中既有隧道发生整体偏移,未发生过大自身变形;既有隧道沉降对双连拱隧道错距开挖方式更敏感,其横向收敛对净距更敏感。(2)建立不同净距与交叉角度条件下的双连拱隧道浅埋暗挖上跨施工数值分析模型,从衬砌结构的位移与应力等方面分析并总结双连拱地铁隧道浅埋暗挖上跨施工对既有隧道衬砌结构的影响规律,与平行施工工况对比分析新建双连拱隧道相对位置对既有隧道受力变形的影响差异,研究表明:双连拱隧道上跨施工对既有隧道的影响范围小于近平行施工;在上跨施工过程中,既有隧道衬砌结构的变形主要为隆起变形,横向位移沿既有隧道纵向呈现高斯分布形式,但明显小于近平行施工;同时,上跨施工对既有隧道的影响随着两隧道的净距或夹角的增大而增大。(3)建立不同净距与交叉角度条件下的双连拱隧道浅埋暗挖下穿施工数值分析模型,从衬砌结构的应力、横纵向位移等方面分析对比了双连拱地铁隧道浅埋暗挖下穿与上跨施工对既有隧道衬砌结构影响规律的差异,研究表明:双连拱隧道下穿施工对既有隧道的影响范围大于上跨施工,与近平行施工相似;同时,土压力在下穿施工中起主要影响作用,既有隧道位移随净距的增大而增大,与上跨施工不同;而对于隧道夹角的影响基本与上跨施工相同。
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