特大断面超浅埋立体换乘车站交叉段暗挖施工技术研究

论文摘要

随着中国经济的飞速发展和城市化进程的加速,地铁在城市交通中所占的份额将越来越大,近几年在建筑物密集和交通繁忙的城市中心区,出现了大量大断面浅埋地下工程,因此,研究大断面浅埋隧道施工技术有着重要的意义。论文依托重庆轨道交通三号线红旗河沟车站工程,运用数值分析、现场监控量测以及工程类比等手段,首先对重庆轨道交通三号线红旗河沟车站B、D交叉段隧道的开挖方案进行比选,并对开挖方案中核心土岩柱的形状、预留宽度以及解除步距进行优化,然后优化交叉口的初支结构,并用大型有限元分析软件MIDAS/GTS对大跨浅埋隧道交叉段的施工工法进行了数值模拟,同时对监控量测数据进行处理,从地表沉降、水平收敛、拱顶沉降以及初支应力等方面论述了大跨浅埋隧道交叉段开挖后的围岩变形和应力分布状况；监控量测处理结果同数值模拟结果对比分析表明,数值模拟分析结果基本同监控结果一致。本文主要研究内容及成果如下：1.列举出适合重庆轨道交通红旗河沟车站隧道交叉段的开挖方案,分别从安全、工期、成本、施工的难易程度等方面对备选方案进行比选,得出上下双侧壁导坑+先墙后拱法的开挖方案是最适合本段隧道的开挖方案,并应用于工程实际。2.针对特大断面隧道开挖过程中核心土岩柱的问题,分别从核心土岩柱的预留宽度、预留形状以及解除步距三方面进行优化,确定最适合本工程的方案,即：原方案一的开挖方案,核心土岩柱宽度8米,开挖步距1米,预留核心土岩柱形状为曲线形,并成功用于隧道开挖。3.针对交叉隧道交叉口处在隧道开挖过程中出现应力集中的问题,对交叉口的初支结构进行优化,由数值分析结果得到在B断面双侧壁导坑贯通后,需要施作双层初衬,并对拱顶衬砌进行加固,能保证施工安全。4.通过对车站隧道的监控量测数据处理分析,对隧道的水平收敛、地表沉降、拱部沉降和支护结构受力进行了研究分析,得到了地表、拱顶以及支护结构的数值变化曲线。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 工程基本信息
• 1.3 工程地质情况
• 1.4 周边环境
• 1.5 程特点和难点
• 1.5.1 工程特点
• 1.5.2 工程难点
• 2 国内外研究现状综述
• 2.1 交叉隧道相关的理论研究与数值分析
• 2.2 交叉隧道监控量测
• 2.3 大断面地铁隧道开挖方法研究现状
• 2.4 本文的研究内容及技术路线
• 2.4.1 研究内容
• 2.4.2 技术路线
• 3 交叉段B型断面施工方案优化
• 3.1 交叉段B断面开挖备选方案
• 3.2 交叉段B断面开挖方案比选原则
• 3.3 交叉段B断面开挖方案优化比选
• 3.3.1 双侧壁导坑+台阶法 仰拱先做
• 3.3.2 双侧壁导坑+台阶法 仰拱后做
• 3.3.3 先拱后墙法施工（上台阶扩大头）
• 3.3.4 先拱后墙法（利用站厅层）
• 3.3.5 上下双侧壁导坑法+整体二次衬砌
• 3.3.6 上下双侧壁导坑+利用站厅层法（或采用临时钢支撑）
• 3.3.7 上下导坑法+先拱后墙法施工
• 3.4 各方案施工进度对比
• 3.5 各方案分析汇总
• 3.6 本章小结
• 4 B断面核心土合理尺寸研究
• 4.1 引言
• 4.2 核心土岩柱力学特性
• 4.2.1 核心土岩柱稳定性分析
• 4.2.2 核心土岩柱特点
• 4.3 核心土岩柱宽度的优化
• 4.3.1 数值分析计算参数及其计算范围的确定
• 4.3.2 建立数值分析模型
• 4.3.3 数值模拟结果对比分析
• 4.4 核心土岩柱形状优化
• 4.4.1 方案一优化
• 4.4.2 方案二优化
• 4.4.3 小结
• 4.5 核心土岩柱解除尺寸的优化
• 4.5.1 建立数值分析模型
• 4.5.2 数值模拟结果对比分析
• 4.5.3 小结
• 4.6 监控量测结果
• 4.6.1 监测数据分析
• 4.6.2 监测结果与数值分析比较
• 4.7 本章小结
• 5 交叉口衬砌结构优化
• 5.1 引言
• 5.2 初期支护的作用原理与破坏模式
• 5.2.1 初期支护柔性与宽度的关系
• 5.2.2 粘结性对初期支护稳定性的影响
• 5.2.3 喷射混凝土的破坏模式
• 5.3 交叉口初支优化数值分析
• 5.3.1 计算目的
• 5.3.2 计算模型
• 5.3.3 数值模拟结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 特大断面超浅埋隧道交叉段围岩稳定性分析
• 6.1 特大断面超浅埋隧道交叉段围岩稳定性数值模拟分析
• 6.1.1 计算模型
• 6.1.2 计算结果分析
• 6.2 监控量测结果分析
• 6.2.1 测点布设
• 6.2.2 水平收敛量测分析
• 6.2.3 地表下沉量测分析
• 6.2.4 拱顶下沉量测数据分析
• 6.2.5 初支应力量测数据分析
• 6.3 量测结果与数值模拟结果对比
• 6.4 本章小结
• 7 结论
• 7.1 研究成果及结论
• 7.2 对后继工作的建议
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集