北京地铁土压平衡盾构施工对既有建筑物影响分析

论文摘要

北京市地铁建设现已进入前所未有的大规模发展时期,地铁工程的新线建设必然受到复杂周边环境条件的制约并且不可避免地需要穿越或者邻近既有地铁隧道、桥梁、地下管线、房屋建筑等周边环境设施,城市地铁建设中既要满足工程自身的安全,还要确保周边环境设施的安全性和正常使用,这对地铁工程新线建设的设计和施工都提出了新的要求。本文正是针对这一特点,结合北京地铁土压平衡盾构工程实际将要穿越或者邻近市区内既有的房屋建筑等周边环境设施,拟采用数值分析的方法,重点针对地铁盾构隧道施工对既有建筑物的影响进行评估分析与研究。本文的主要研究内容包括:(1)分析了土压平衡盾构隧道施工技术以及北京地区盾构选型的一些建议,对FLAC3D有限差分法分析实际工程问题的流程进行了介绍。(2)根据盾构隧道施工对既有建筑物影响的工程案例,采用岩土工程领域最为通用的FLAC3D有限差分的方法,进行数值计算,并对施工范围内地层沉降规律做出一定的分析,并且与现场实测数据进行对比分析,得出盾构隧道施工对既有建筑物影响的工程分析经验。(3)结合北京地铁10号线二期工程盾构隧道施工对某框架结构建筑物产生的影响进行了预测分析,从而给出在盾构侧穿期间既有建筑物的安全性能建议及拟采取的技术保护措施。采用理论分析研究、数值模拟和工程现场实际监测相结合的研究方法,结合以往FLAC3D有限差分法模拟隧道施工引起的地层位移情况、既有建筑物的结构特点和力学性质,通过经验公式比较与计算机数值模拟、监测数据分析,说明采用数值分析的方法可以比较准确的预测地铁盾构隧道施工对既有建筑物产生的附加影响,从而为北京地铁的重大风险源工程安全性评估提供一定的参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 盾构施工在北京地铁的应用情况
• 1.3 盾构施工引起地表沉降及对建筑物影响的研究现状
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第二章 土压平衡盾构施工及选型
• 2.1 盾构发展概况
• 2.2 盾构机基本配置
• 2.2.1 刀盘
• 2.2.2 刀盘驱动
• 2.2.3 刀盘支撑
• 2.2.4 土体改良
• 2.2.5 螺旋输送机
• 2.2.6 同步注浆系统
• 2.2.7 数据采集与监控管理系统
• 2.2.8 盾构衬砌型式
• 2.2.9 管片拼装系统
• 2.3 盾构选型
• 2.4 本章小结
• 第三章 数值分析方法介绍
• 3.1 FLAC3D 分析流程
• 3.2 有限差分法简介
• 3.3 生成网格
• 3.4 本构模型的确定
• 3.5 初始条件
• 3.6 边界条件
• 3.7 结构单元的选取
• 3.8 FLAC3D 与其他数值方法的比较
• 3.9 本章小结
• 第四章 土压平衡盾构施工对建筑物影响的案例分析与验证
• 4.1 工程概况
• 4.2 工程地质与水文地质条件
• 4.2.1 工程地质条件
• 4.2.2 水文地质条件
• 4.3 数值计算
• 4.3.1 建立模型
• 4.3.2 计算参数的选取
• 4.3.3 边界条件
• 4.3.4 荷载取值
• 4.4 数值计算分析
• 4.5 楼房与地表实测沉降分析
• 4.5.1 横向地表沉降分析
• 4.5.2 纵向地表沉降分析
• 4.6 模拟结果与实测数据对比分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 前泥洼～西局站区间盾构施工对建筑物影响预测分析
• 5.1 工程概况
• 5.2 工程地质与水文地质条件
• 5.2.1 工程地质条件
• 5.2.2 水文地质条件
• 5.3 盾构机参数
• 5.4 数值分析
• 5.4.1 建立模型
• 5.4.2 计算参数的选取
• 5.4.3 边界条件
• 5.4.4 建筑物荷载的简化
• 5.4.5 计算结果分析
• 5.4.6 数值模拟与经验公式法的比较
• 5.5 盾构区间邻近或下穿既有建筑物时拟采取的技术措施
• 5.6 盾构施工影响范围内监控量测
• 5.6.1 监测目的
• 5.6.2 基准点布置
• 5.6.3 建筑物沉降监测
• 5.6.4 地表沉降监测
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献