砂卵石地层泥水盾构泥浆特性对开挖面稳定性影响分析

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1、致谢本文是在导师袁大军教授的悉心指导下完成的。从论文的选题到最后的付梓，每一点滴中都凝聚了导师的诸多心血与关怀。导师严谨的治学态度、勤勉的工作作风和敬业精神以及豁达的胸怀让学生终身难忘。钦佩之余又深受感动，导师不仅给予学生学业上的指导和生活上的帮助，也教给了我许多做人的道理，这都将成为我今后工作与学习中的宝贵财富。在本文即将结束之际，谨向导师致以深深的敬意和最诚挚的谢意!在攻读硕士学位期间，作者有幸得到了何平教授、张顶立教授、赵伯明教授、傅洪贤教授、李兴高老师、张成平老师、毛军老师、陈立宏老师、周明连老师等的指导和帮助，在此表示由衷

2、的谢意!感谢师兄黄清飞博士在学习和生活中给与的无私指导和帮助!感谢郭健涛、王胤、肖衡、尹凡、于娇和苏守一等师弟师妹在试验阶段近半年的陪伴，本文的成稿浸透着他们辛勤的汗水和智慧!感谢师兄胡显鹏、王乾、张明富的热情帮助，同时感谢同门孙立、段苒两年来的帮助和支持!三年时间里与赵晓勇、路威、黎新亮、张明德、金健伟、唐培连、李云丽、彭智勇、胡磊、郑智斌、王晓亮建立了深厚的同窗之情，愿我们的友谊之树常青，祝愿他们在以后的工作中大展鸿图!最后，要把一份特别的感谢之情献给我的家人，正是由于他们无私的支持与爱护，自己才能顺利完成学业，感激之情难以言表

3、，唯有图日后报答!滴水之恩，当涌泉相报!感谢所有关心和帮助过我的人⋯⋯1．1前言第一章绪论随着我国城市化进程的加快以及城市建设的迅猛发展，大城市的交通问题日益严峻，而自1863年英国伦敦建成世界上第一条地下铁道，成为城市大运量快速公共交通系统的开端以来，地下铁道已成为解决大城市交通问题的最根本方式。现在全世界己有40多个国家的100多座城市修建了地下铁道，共运营线路长达5200km，运营线路长度超过100km的有14座城市，拟建或在建地铁的城市有30多个，尤其在伦敦、纽约和巴黎等城市，虽然已建成几百公里的地铁，但随着城市的发展，还在

4、不断地扩建。我国的地铁起步较晚，但发展迅速，从1965年开始在北京修建以来，目前上海、天津、广州、深圳、南京和重庆的地铁已经运营，除了这几个城市以外，杭州、沈阳、西安、成都、苏州等城市都在修建，我国的地铁建设已经进入到了一个高峰期。随着经济发展以及工业化水平的不断提高，地下铁道建设的施工方法也经历了很大的发展，特别是盾构法，以其地层适应性强、施工速度快、对周边环境干扰少而得到广泛应用，尤其是在建筑物密集的市区，为避免隧道旌工引起城市地面的变形和施工场地受限制以及对地面建筑、交通等城市环境造成干扰的程度方面，盾构法有很大的优势。因此，

5、有人将其称为城市隧道工法。目前，土压平衡盾构和泥水平衡盾构在盾构法中应用较多，特别是土压平衡盾构由于其成本相对较低、出土效率高、适用地层范围广，施工场地需求小，在我国各类隧道施工中得到了广泛的应用。但是，随着城市发展的需要，出现了越来越多跨海越江隧道工程，国外的如德国汉堡的第四条易北河隧道、大贝尔特隧道及东京湾隧道，国内的如上海延安东路越江隧道、大连路双线越江隧道、复兴东路越江隧道、上海翔殷路隧道、上吴路越江隧道及正在设计施工准备的沪崇苏越长江公路隧道、武汉跨越长江隧道等。这些隧道的共同特点是直径大，沿线常常穿越流砂、砂砾、地下水丰

6、富的砂质粉土等颗粒粗的土层，特别在建筑物密集，覆土很浅时，若采用土压平衡盾构施工则开挖面易产生砂土的扰动液化，致使开挖面土体崩塌，产生盾构前方土体塌陷、冒顶。因此，在工作条件恶劣，特别是如在大量含水砂砾层，无粘聚力、极不稳定土层和覆土较浅的隧道工程，以及超大直径盾构和对地面变形要求特别高的地区施工时，大多采用泥水盾构施工。对于大型泥水盾构隧道施工的稳定性控制方面，尚存在一定的问题：如大型泥水平衡盾构的正常推进、轴线的准确控制、对地面沉降的影响、开挖面平衡和稳定控制等等。上海大连路隧道、复兴东路越江隧道曾因为开挖面失稳造成地面严重塌陷

7、，影响工期，造成严重的经济损失。目前，对大型泥水盾构开挖面稳定性的研究较少，尤其是缺乏对开挖面稳定极为重要的泥水特性的研究。而泥水的特性与地层条件密切相关，对于北京的砂卵石地层，泥水盾构泥水的特性是开挖面稳定的关键。1．2课题所依托的工程背景本课题以北京地下直径线泥水盾构施工为工程背景。北京地下直径线为连接北京两大枢纽北京站至北京西站的地下铁路隧道，是国内第一条在市区地下修建的铁路全电气化隧道，是北京市首次采用泥水盾构施工的隧道，同时也是国内同类地质条件下首次采用大直径泥水盾构施工的隧道。北京地下直径线全长9．156kin，其中地下

8、线路长7．05km，有5．05km采用直径11．93m的泥水盾构进行旖工。线路大致呈东西走向，位于北京市市中心区，布置在东城区与崇文区、西城区与宣武区、海淀区与丰台区交界处，沿途经过崇文门、前门、和平门、宣武门、西便门、天宁寺、小马场