地铁隧道施工对邻近建筑结构的影响研究简介

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1、地铁隧道施工对邻近建筑结构的影响研究简介摘要：随着城市经济的快速发展，城市居住环境的拥挤和城市交通拥堵已成为一个非常棘手的问题,发展城市轨道交通刻不容缓。由于城市高楼林立,桩基础遍布,隧道施工不可避免地会引起地基的附加变形,相应地引起相邻桩基础的附加内力及附加变形,从而引起建筑物沉陷、倾覆甚至破坏,对建筑环境造成严重的影响,带来不可估量的生命和财产损失。因此，城市隧道施工对相邻建筑物结构研究就成为城市隧道建设必须解决的重要课题。关键词：地铁隧道施工、临近建筑、结构影响中图分类号：U45文献标识码：A一、前言11城市地铁因为其方便快捷，对城市环

2、境影响小，不占用地面空间等优点，这些年逐渐成为各大城市交通发展规划的重点。然而随着世界人口急剧增加，人口密度不断增大，交通堵塞情况时常发生。因此，理性适度的开发地下空间，是缓解当前交通拥挤、人口压力等世界性难题的关键所在，同时开发地下空间又能改善人类的居住环境，造福人类。很多情况下地下空间的开发必须临近即有建筑物，这就给地下工程带来巨大挑战。本文笔者就盾构隧道施工技术对邻近建筑结构的影响进行简要的分析。二、盾构隧道施工对邻近建筑物影响的研究方法盾构隧道开挖对建筑物的影响研究中以数值模拟方法居多，目前通行的数值模拟的方法有两种。第一种是整体考虑

3、的形式，即将建筑物和盾构隧道开挖过程在一个模型中通盘考虑，这也是伴随着岩土领域数值分析软件不断成熟而发展起来的方法。在建模过程可以考虑建筑物不同刚度以及基础形式，还可以在模拟中对盾构施工参数以及地层参数进行调节。由于这种方法能够反映盾构施工对建筑物的影响这一动态的过程，所以在近来越来越受到国内外许多学者的关注。另一种方法是将建筑物与下面的土体分开考虑。先将建筑物转化为荷载形式加到土体模型中基础所在的位置上，然后对盾构开挖的过程进行模拟，最后将模拟得到的基础位置的位移施加到建筑物上，然后再对建筑物分析研究。目前，国内外学者在盾构隧道施工对地表影

4、响的研究方面取得了较多的研究成果，而在盾构施工对建筑物的影响方面则研究比较少，现有的研究也大多侧重于对建筑物基础影响的研究。本文在总结前人经验的基础上，以某地铁为背景，重点做了盾构施工对建筑物影响方面的研究。并分析了盾构施工中对地表以及建筑物的影响因素，并就主要因素从理论公式方面加以说明；介绍了有限元的一些基本理论以及隧道开挖理论，并就如何在数值模拟中实现这一研究过程做了详尽的介绍。11三、盾构法简介1、盾构法隧道的工作原理盾构法隧道的工作原理是用一根有形的钢制组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。这个钢制的组件称之为盾构。它主要由两个作用，

5、一是为施工人员提供一个安全的作业空间，以及为设备提供一个存放空间；二是承受周围的地层荷载、防水以及防流沙等。2、盾构的基本构造盾构机的种类繁多，但就在施工中的功能而言，其主体结构由壳体、推进系统、管片拼装机构以及真圆保持器等组成，如图1~2。图1盾构基本构造（土压平衡式）图2盾构机基本构件（1）盾构壳体盾构壳体包括切口环、支撑环和盾尾三部分，如图3。图3盾构掘进机构图1）切口环切口环处于盾构的首部位置，具有开挖和挡土作用。施工时，刀口环一边支挡前方及周围土体，一边进行开挖作业。通常切口环的形状有阶梯型、斜承形和垂直形。2）支承环11支承环处于

6、盾构的中部位置，主要用于承受盾构开挖时周围土体的荷载，因此支承环应该具备相应的刚度和强度条件，另外在盾构掘进时，它还承受来自千斤顶的推力、刀口切入掌子面阻力以及管片拼装中的作用力。如果在施工中用梁柱进行加固，支承环厚度可以适当减小。3）盾尾盾尾即盾构后部结构，管片的拼装工作是在盾尾完成的，盾尾末端一般设有盾尾密封装置，它是用来防止水、土体以及注浆材料从盾尾空隙中进入到盾构内。盾尾密封对材料具有很高的要求，一般应具有耐磨、耐压、易更换等条件。为减少压浆工作量以及土体扰动，可以将盾尾厚度设置的尽量薄一点。（2）推进机构盾构的前进主要依靠推进机构来

7、完成的，推进机构主要是指布置于盾构内周的千斤顶群，盾构前进中的主要推力就是由它来提供的，所以千斤顶在设计必须注意其本身的强度是否足够。在千斤顶设计中，切削刀盘的总扭矩和推进机构的总推力是其基本依据。（3）管片拼装装置11管片拼装装置又称为举重臂，它的作用是将管片安装至设计位置。在管片拼装中，必须做到迅速、准确和安全。管片拼装机由管片夹持结构、旋转装置、伸缩装置以及滑动装置等组成，具备径向、前后自由移动以及360o旋转的功能。通常管片拼装装置可分为环式、空心轴式和齿条齿轮式三种。（4）真圆保持器当盾构前进时，管片就从盾尾脱出，由于管片空隙、周围

8、土压力、管片自重等原因，管片会由原来的圆形变成椭圆形状，这给管片的连接带来了困难，管片的变形使得连接处高低不平，这就需要真圆保持器随时来调整管片变形。真圆保持器用于