盾构隧道施工地层移动对临近桥梁桩基的影响研究

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1、盾构隧道施工地层移动对临近桥梁桩基的影响研究第一章绪论1.1研究背景意义随着我国国民经济的迅速发展，我国的城市化进程逐步加快，城市人口规模也相应的急剧增加，城市规模在不断扩大，交通问题也日益突出。现代城市是人类居住、教育、工作、医疗和娱乐的集聚地，是各种社会政治、经济、和文化活动的中心，但是快速的城市化进程使城市的交通系统面临着严峻的形势和挑战，大城市道路阻塞，交通秩序混乱，交通事故频繁，交通环境的污染等状况也日益突出。地下的隧道交通以其运量大、速度快、安全可靠、运行准时、不占用地面道路等优点，成为了一

2、种满足现代化城市运行要求的城市交通工具。自1863年在英国伦敦诞生了第一条地铁以来，地铁建设不断发展，世界上各大城市都先后兴建了大量城市地下隧道。国内，从新中国第一条地铁北京地铁一号线一期工程的建成以及通车到现在已经40多年了，到目前为止，北京地铁运营里程以超过500多公里，全国各大城市己建成的和正在规划中的地铁工程也形成了非常大的规模，从全国来看，我国在十二五新阶段期间，轨道交通投资建设会相当大，届时地铁运营总里程可达5000公里，居世界第一。全国城市轨道交通建设的快速发展对于缓解城市交通状况、加强城

3、市基础设施建设、促进城市经济发展起到了重要作用。因此我们有理由相信21世纪是中国地下工程和地下交通大发展的世纪，地下隧道的施工建设必将拥有更为广阔的前景⑴。城市地铁修建的主要方法包括盾构法、明挖法、矿山法、浅埋暗挖法、沉管法、混合法等，但客观条件上由于城市地区的人口密度大、地质条件也非常复杂、地面建筑物交通设施纵横交错、地下管线密布等因素，因此在城市地铁修建中几乎很少用到明挖法。当城市地铁隧道穿越建筑物、桥梁时，盾构法是较为合理的施工方法。与传统的地铁隧道施工方法相比,盾构法具有很多的优点：地面以上作业

4、少、对周围环境影响小、自动化程度高、施工快速优质高效。在盾构施工技术方面，随着距离长、直径大、埋深大、断面复杂等难题的研究解决，盾构法越来越受到重视和青睐。据了解，采用盾构法施工的掘进量占京城地铁施工总量的45%以上，现在已逐渐成为城市地铁随道施工的主要方法。1.2国内外研究现状为研究地铁随道的施工对桩基造成的影响，首先应该分析隧道的施工对地层损失造成的影响。开挖地下随道将导致地层损失，使附近地层产生位移，开挖引起的地层位移曲线，叫做沉降槽。由于土体介质具有不确定性，因此在隧道开挖时引起地表沉降的因素有

5、很多，地表变形量的大小会受到随道的埋深、地层条件、断面尺寸和支护方法、施工方法等因素的影响。同时，由于地表的变形对于上部建（构）筑物构成的巨大影响，在地铁隧道施工过程中，对地表的变形作出正确预测就会十分困难，也同样十分重要。国内外学者对隧道施工引起的地表沉降的预测采用了很多种方法，其中主要有经验公式法、解析法、数值法、模型实验四种方法。经验公式分析法，也就是著名的Peck公式，是由美国的Peck在1969年提出的地层损失的概念和估算地表下沉的实用方法。Peck经过对地表沉降的研究而获取大量地表沉降的数据

6、，然后根据已有资料系统的提出了peck公式。peck公式主要是用一定的曲线形式来表示隧道开挖以后地表沉降槽的形状，然后根据己有的资料，来确定曲线具体的特征参数。Peck公式刚提出开始的时候，并不是十分完善，之后Peck本人和其它不少专家学者又进行不断试验，做了很多的工作，对peck公式进行不断修绪，逐渐使其成为预测随道施工开挖引起地表沉降的首选。Peck认为，假设地层损失在整个随道长度上分布均勻，在不排水情况下，开挖隧道所形成的地标沉降槽体积应等于地层损失体积，而随道施工所引起的地表沉降的横向分布近似于

7、正态分布（如下图1.1所示)，并由此而提出了地表沉降的预测公式。..第二章盾构随道施工对邻近植基的影响机理2.1盾构法隧道施工原理盾构技术指的是地下挖随道的一种常用施工方法。盾构技术主要应用在地铁盾构机上，利用盾构技术，可以保持开挖面的稳定，确保隧道施工的安全。使用盾构技术进行随洞施工具有节省人力、自动化程度高、一次成洞、施工速度快、幵挖时可控制地面沉降、不受气候影响、在水下开挖时不影响水面交通和减少对地面建筑物的影响等特点，在随洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构技术施工更为经济合理。盾构机主要由盾壳

8、、开挖系统、推进系统、管片拼装系统、注衆装置组成。盾构技术施工法主要由稳定幵挖面、挖掘及排土、衬棚包括壁后灌装三大要素组成。其施工过程需先在隧洞某段的一端幵挖竖井或基坑，将地铁盾构机吊入安装，地铁盾构机从竖井或基坑的墙壁开孔处幵始掘进并沿设计洞线推进直至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。盾构机在地层中的推力主要由密闭船隔板后沿盾构体周围均匀分布的千斤顶群来提供；盾构机的总推力根据各推进阻力的总和及所需要的富余量来决定。在盾构钢筒中段内面安装