论文摘要
在城市地铁工程的修建中,由于地铁线路布设的要求,在隧道施工过程中有时会存在着两条隧道的交叠施工问题。而人们最关心的是地铁隧道施工对城市环境的影响,即对已有临近城市地下管线,房屋基础及道路交通等的正常使用的影响。因此,准确预测交叠隧道施工引起的地层变形对设计和施工安全都是十分重要的。本文首先对国内外已采用的交叠隧道线路型式和地表沉降规律研究现状进行了简单的介绍、同时对三维差分软件FLAC3D的理论基础和运算模式进行了简单的阐述。然后以青岛地铁振华路区间中的1#线—期工程北延线与2#线交叠隧道工程为背景,对在全风化岩层中应用上下台阶预留核心土法(钻爆法施工)进行施工时对地表沉降及上部建筑物的影响进行了三维数值模拟研究。将岩土体看作随机介质、利用随机介质理论中的叠加原理、同时只考虑交叠隧道开挖后的地表最终沉降量、以目前工程中应用最为普遍的预测地表沉降的Peck公式为基础、提出了预测交叠隧道开挖的地表沉降规律的修正的Peck公式。通过三维数值模拟得到的地表沉降漏斗与该公式通过MATLAB计算软件得到的地表沉降漏斗比较,地表沉降趋势十分吻合,验证了该修正公式能够比较好的用来预测青岛交叠隧道工程振华段隧道施工引起的地表沉降趋势。为得出适合本段工程的最佳施工路线,通过三维数值模拟研究对不同工法、开挖顺序、开挖进尺、台阶长度进行了有限差分数值模拟和优化分析,并利用这些分析结果,得出了较优的施工方案。在考虑上部建筑物的荷载作用下,研究了上部建筑物随交叠隧道开挖的结构内力变化。利用施工后形成的地表沉降漏斗曲面,考虑上部建筑物与交叠隧道的相对位置,对隧道交叠处上方的地表建筑物的安全性进行了分析,得出了利用此施工方案施工不会造成此处上部建筑物破坏的结论。