浅埋暗挖双孔并行隧道近接施工数值模拟与控制技术

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1、第1章绪论1．1选题目的及意义由于城市人口和人类活动的增加导致的地面空间紧张，使得地下空间作为一种浅未充分利用的资源，弓

2、起了人们的广泛重视并积极的开发利用。为缓解或从根本上解决入翻增长对城市环境的蓬力和威胁，大力开发地下空间使其成为人类在地球上安全舒适生活的第三个空间已经成为世界各国广泛关注和研究的课题。掘预测，21世纪末，将有1／3的世界入口工作、生活在地下空间中{¨。目豁国际上把“2l世纪作为人类-丌发利用地下空闽的年代”。我雹大城市的主要于道近些年将达到巨大的高峰单向断面客流量，靠一般公共电气车是不能解决的，只能选用有轨交通系统方案才行【21，毫无疑问，隧道与地下构筑物的

3、修建是～条能够从环境和经济上解决城市闩益增长的社会经济问题的有效途径。城市功能空闽能转入和适宣转入地下的领域是缀广阔的，包括商业、交通、部分市政设施、文化娱乐休闲、部分工业生产、仓储、防灾避难和救灾空间等。充分利用地下空间是城市立体化开发的最重要组成部分131。它可以达到扩大空间容量、提高丌发集约度、促使交通顺畅、商业更加繁荣，地面绿地增加，环境优美开敞，购物与休阕，娱乐穗互交融的多功能效果，与向城市上空发展的模式相比，是一种更为合理的发展模式。据全世界的统计，在过去的30到40年间，人口超过50万的100多个城市修建或讵要修建在地下运行的地铁、城市轨道或快速运输系统。19世纪修

4、大桥，20世纪建高楼，2l世纪开发地下交通资源。"中国工程院王梦恕院士说：“中餮确实需要地下交通，地铁将不单是城市发展的需要，也是未来地下资源开发的必然”。王院士进一步说，地铁建设解决的不仅仅是城市交通问题，更重要是为未来的资源考虑洚l。’随着我国地铁建设事业的发展，越来越多的新建地铁工程将投入建设。

5、以北京地铁为例，现有地铁1号线、2号线、5号线、13号线和八通线，还有正在建设的4号线、lO号线、机场专线等。我国地铁建设项匿的数量和规棱将逐渐增大，新建地铁与既有地铁隧道之间难以避免会出现上跨或者下穿的情况。在这种施王条件下，新建地铁施工过程中会引起地表的位移和变形，同时既有隧道

6、和新建地铁之间也会存在相互影响，对既有线的运营产生安全隐患，而既有地铁隧道的存在对新建地铁施工提出更高更严的要求。本文将进行数值模拟分析，总结出不同开挖方式和支护方式弓

7、起的地表和北京-EgI,火学工学硕：1二学位论文既有隧道的位移变形规律。结合地铁暗挖车站施工对下穿既有运营隧道的保护，讨论在施工中采取综合保护措施对既有地铁隧道隆起变形的控制。分析影响既有运营隧道卸载变形以及地面沉降的主要因素，提出系统性的保护措施，希望能对类似工程的设计和施工参考。目前，国内外对类似情况的地铁施工理论研究并不是很成熟，从而造成施工时的风险。因此，对于穿越既有线的新建地铁施工引起的既有线及地表的位

8、移变形规律研究非常有意义。1．2相关研究成果在早期的地铁建设中，主要涉及平行隧道的施工，对于平行隧道的研究已较多，取得了很多成果。随着地下空间的进一步开发和利用，尤其是地铁的建设，已经向地下更广的空间挺进。新地铁隧道的建设，将从既有地铁隧道的上面或下方穿过，这不可避免将会对既有隧道产生不良影响。必须在施工中对既有地铁隧道采取相应保护措施。地铁车站穿越已运营地铁隧道的影响在欧洲以及日本等国家已经渐渐形成了一些相对成熟的施工方法，但是目的在国内这项研究还是起步阶段。目前，国外在交叉隧道施工技术方面进行的研究，均偏踅于隧道施工引起的位移变形监测分析。指导安全施工方面，未形成系统的施工技

9、术理论体系。很多国家在近接地铁隧道方面已经做出了很多成功的实际工程，并总结出很多值得借鉴的理论分析。关于隧道工程对于岩土环境影响的研究，大多集中于地层变形和对邻近建筑物和管线的影响方面，在这些方面的研究己经取得了不少成果。隧道引起的地层移动的计算方法大致分为四类：经验公式法、数值分析法、解析法、试验法。1．3地表沉降相关理论1．3．1基于经验法的研究(1)地表横向沉降预测1969年，在当时大量隧道丌挖施工引起的地表沉降实测资料的基础上jPeck在墨西哥土力学及地基基础工程国际会议上系统地提出了地层损失的概念和估算隧道开挖地表下沉的实用方法，即Peck公式。Peck认为，在不排水的

10、条件下，隧道开挖所形成的地表沉降槽的体积应等于地层损失的体积。他假定地层损失在整个隧道长度上均匀分布，隧道施工产生的地表沉降横向分布近似为一正态分布曲线，提出如下地表沉降分布的预计公式：羔酽pXe缸2S=、-、XS第1章绪论&孤=老噫(1．2)l■z死二．3I式中：s(工)——距离隧道中心轴线为X处地表沉降值；K——施-r_iJl起的隧道单位长度地层损失：‰——隧道中心线处地表最大沉降量；f——地表沉降槽宽度系数，即隧道中心线至沉降曲线反弯点的距离。英国是世界上最早修建地下铁道的