新管幕法竖井施工过程分析研究与实践

论文摘要

随着我国城市化的不断深入,地铁建设规模迅速扩大,遇到的周边环境越来越复杂,面临的问题越来越多,环境保护的要求也越来越高,这些都对地铁工程设计方法和施工技术提出了更高的要求。我们在建设地铁过程中,要不断借鉴、吸收和转化国外的先进可靠的技术及经验,以服务于国内的地铁建设。新管幕法是一种由国外引进的新型地铁暗挖工法,竖井则是新管幕法地铁车站的重要组成部分,对其施工过程进行分析研究及实践总结是推广应用这种新型工法的必要前提。本文在归纳、总结了新管幕法竖井受力变形及设计计算方法等的基础上,以某新管幕法竖井工程为例,概括论述了竖井设计施工的主要内容,分析了施工监测数据,运用FLAC3D模拟了竖井开挖及支撑和顶管施工全过程,对比分析了施工监测数据与理论计算结果。主要研究内容及取得的成果如下：基于新管幕法竖井受力变形计算分析理论的归纳与分析,提出了适合新管幕法竖井设计的土压力分布模式,对其设计计算和变形计算方法进行了探索性总结和论述；通过新管幕法竖井设计施工工法的论述和施工监测数据的分析,研究了其设计施工的主要特点和关键环节,得到了竖井支护结构及周边土体等施工监测对象随施工过程的变化趋势；根据数值分析及其与施工监测数据的对比分析结果,得出了竖井施工过程引起支护结构及周边土体的变形较小、顶管过程对不同位置的支护结构及周边土体受力变形影响的方式和程度不同以及顶管反力墙稳定性问题主要出现在前三层顶管过程中等结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 论文研究的意义及目的
• 1.3 论文相关领域的研究现状和成果
• 1.3.1 基坑主要支护结构的种类和特点
• 1.3.2 顶管工作井研究现状
• 1.3.3 新管幕法竖井基坑支护结构的特点
• 1.3.4 基坑变形的研究现状
• 1.3.5 基坑支护结构计算分析方法研究现状
• 1.4 本文研究内容及技术路线
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 研究技术路线
• 第二章 新管幕法竖井施工过程受力变形理论
• 2.1 围护结构上的水土压力
• 2.1.1 经典土压力理论
• 2.1.2 经验土压力理论
• 2.1.3 规范土压力理论
• 2.1.4 水压力问题
• 2.1.5 竖井的水土压力
• 2.2 新管幕法竖井支护结构设计方法
• 2.2.1 高压旋喷桩水泥土设计要求
• 2.2.2 型钢桩和高压旋喷桩入土深度
• 2.2.3 型钢与水泥土的共同作用
• 2.2.4 截面组合刚度
• 2.2.5 支护结构计算方法
• 2.2.6 顶管反力墙稳定性验算
• 2.3 竖井变形机理及计算分析方法
• 2.3.1 竖井变形的机理
• 2.3.2 周围土体变形的计算分析方法
• 2.3.3 坑底隆起的计算分析方法
• 2.3.4 支护结构变形的计算分析方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 某新管幕法竖井施工概况及监测分析
• 3.1 工程简介
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 工程水文地质及环境条件
• 3.1.3 竖井支护及降水设计方案
• 3.2 竖井施工方案
• 3.2.1 型钢桩施工
• 3.2.2 高压旋喷桩施工
• 3.2.3 竖井土方开挖及钢支撑施工
• 3.2.4 风道钢管顶进施工
• 3.3 竖井施工监测方案
• 3.3.1 施工监测的目的和意义
• 3.3.2 施工监测的内容和方法
• 3.4 施工监测结果及分析
• 3.4.1 地表沉降
• 3.4.2 围护结构外侧土体深部位移
• 3.4.3 钢支撑轴力
• 3.4.4 支护桩顶位移
• 3.5 本章小结
• 第四章 竖井施工过程受力变形数值模拟分析
• 4.1 FLAC3D原理
• 4.2 FLAC3D数值模拟方法和过程
• 4.2.1 数值分析模型建模
• 4.2.2 模拟方法及模型参数
• 4.2.3 模拟边界条件
• 4.2.4 网格划分
• 4.2.5 施工模拟过程
• 4.3 数值模拟结果及分析
• 4.3.1 数值模拟等值线图及分析
• 4.3.2 数值模拟监测量随施工过程的变化曲线及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 施工监测与理论计算对比分析研究
• 5.1 内支撑轴力
• 5.2 反力墙的稳定性验算
• 5.2.1 反力墙外侧土体的被动土压力
• 5.2.2 反力墙稳定性验算结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果