大型泥水盾构近距离穿越已建地铁fem模拟与风险评价

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1、上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：郭昊导教师签名：黄醒春日期：2007年2月11日日期：2007年2月11日上海交通大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1.1研究背景随着城市发展速度的加快，城

2、市面积越来越大，公交汽车已经不能满足市内交通的需求。地铁的出现加快了城市化的步伐，使城市开始向地下发展，而城市地下空间的开发利用规模也在不断扩大，因此造成地下建筑近距离施工的工程大量出现，对施工技术和施工设备也提出了更高的要求。我们把这类新建结构物邻近既有结构物施工，并可能对既有结构物产生不利影响的工程称为近接工程，有关近接工程的施工称为近接施工。与隧道及地下工程有关的近距离工程称为近接隧道及地下工程，近距离隧道及地下工程的施工称为隧道及地下工程近接施工。近接工程中问题最为突出的是岩土类近接工程，近距离隧道及地下工程更是首当其冲。而盾构法又是建造城市地下隧道使用最多的一种施工方法

3、，因此如何提前预测和解决盾构法近距离施工对周围已建隧道的影响是未来城市地下空间开发过程中不可避免的问题，也是本文主要讨论的。1.2国内外近距离隧道施工的研究现状上海是我国最早采用盾构法修建城市地下管道，也是应用该法最多的城市，所遇到的各类不同的临近施工问题也最多。尤其是在上海地铁2号线区间隧道盾构施工中，需穿越很多的密集型地面建筑物、地面交通干道及特殊地下管线等。同济大[1]学进行了系统的研究和总结，并针对近距离穿越刚刚建成的地铁二号线建立了有限元计算模型，研究了由于盾构推进而引起的土层扰动变形的规律性，得出了以下结论：（1）行人观光隧道盾构推进后，掘进面后方土层产生沉降，其断面

4、形状为盾构中心两侧局部隆起的凹槽状；而掘削面前方一定距离处出现地面隆起，整个土层扰动区，在形状上呈船形。（2）盾构在上部穿越运营隧道的施工过程中，因卸荷会造成下部已建隧道的隆起变形，从而容易造成安全问题，故在施工中应予以重视。（3）随着行人隧道盾构的推进，地表面沉隆变形也随之前移；随着推进距离的增1上海交通大学硕士学位论文第一章绪论[2]长，盾构后方土体的变形最终趋于稳定。同时在白廷辉的“江中段近距离盾构施工相互影响及治理”这篇文章中通过对上海地铁二号线与黄浦江行人隧道交叉段盾构施工的研究总结，提出了近距离盾构施工相互影响的方法措施。地铁隧道上行线与行人隧道的最小间距为1.57米

5、，下行线隧道与行人隧道的最小间距为2.18米，其影响分析说明：盾构推进后，隧道周围土体受到扰动，应该及时调整优化施工参数。其治理措施强调三个方面：强调监控量测的反馈分析，施工参数的优化和匹配，注浆加固、提高隧道纵向刚度等辅助技术措施。[3]国外，目前在隧道的近距离施工方面，许多学者开展了大量的研究。如1997年日本土木工程论文集中有一篇文章介绍了四条隧道近距离施工的计算分析。另一篇德国Duddeck教授发表的文章提供了对在地层中两条地铁盾构隧道近距离开挖的力学分析的有关内容，其中探讨了位移响应法和刚度分配法。日本铁路系统1998年公布了“既有铁路隧道近距离施工指南”，电力系统19

6、99年编制了“近距离施工指针”，公路系统2000年发布了“公路隧道近距离施工指南”，以及其他的相关专著和大量个案研究论述。指南对近距离施工类问题作了较系统的论述，提出近距离度（邻近度）和影响分区等概念。但多凭经验，缺乏系统的理论分析，且无分区指标的统一表达式；日本铁路系统指南的分区，两个标准不统一，存在多解或突变性，公路系统的指南在其后发表，虽然作了改进，建立了统一分区，但没有区分不同空间位置的影响，且隧道尺寸代表值为新、旧隧道宽度的平均值，不合理。日本对盾构法近距离隧道的影响分区标准较为简单，尚无详尽的分区标准。虽然与盾构法施工过程中加卸载机理较为复杂，受施工控制水平影响较大有

7、关，但其也必然存在影响分区。因此需要进行系统的理论研究加以改进。1.2.1近距离隧道近距离程度的判断[4]对于近距离程度的判断，主要是按照日本1997年公布的《既有铁路隧道接近施工指南》和仇文革教授的博士论文《地下工程近距离施工力学原理与对策的研究》，得出适用于新建隧道分类方法。近距离工程的近距离度的划分，需要对许多条件做出判断，这些条件包括：近距离施工的种类、近距离工程的规模、近距离施工的设计、施工方法、与既有隧道的位置关系等。在这些条件中，根据近距离工程的种类，主要是根据既有