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紧邻重要结构物隧道施工力学分析与控制技术_论文

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第4 1 卷 第 6期  2   0   1   5 年 2 月  山  西  建   筑  SHANXI   ARCHI   I ECTURE  Vo 1 . 4l   No . 6   F e b .   2 0 1 5   ?1 5 7?   文章编号 : 1 0 0 9 — 6 8 2 5 ( 2 0 1 5 ) 0 6 — 0 1 5 7 ? 0 3   紧 邻 重 要 结 构 物 隧 道 施 工 力 学 分 析 与 控 制 技 术  王 ( 1 . 北车建设工程有限责任公司 , 北京 猛  张艳 艳  1 0 0 0 7 8;  2 . 重庆 隧源建筑劳务 有限公 司, 重庆 4 0 0 0 0 0)   摘 要: 以重庆轨道交通 三号线华新街至观音桥 区间隧道工程为 背景 , 利用 A N S Y S有限元 软件对 隧道开 挖时产 生的影 响进行 了  力学模拟 , 重点分析 了地 面建 筑密集地段隧道双侧 壁导坑法施工 的稳定性 , 并以隧道施工安全 为 目标 、 控制沉 降为基本 条件 , 分 析  了开挖 中产 生应力、 位移 的原因 , 据 此提 出了安全 的施 工控 制措 施。   关键词 : 轨道交通 , 隧道开挖 , 力学分析 , 有限元分析  中图分类号 : U 4 5 5   文献标识码 : A   0 引 言  城市 土地资源 日趋 紧张 , 发展地下 空间成 为人类 在地球 上生  活 的第二 空间¨ ] 。城市轨道交通 多数位 于繁华地段 , 对 隧道建设  提 出了更 高要求 , 处理 不 当将造 成土 体不 均匀 沉 降 , 从 而引 发 隧  道安 全隐患 , 以及 建筑结构 的变形 甚至破 坏。施工 中处理好 隧道  3 ) 约束 条件 : 底部加 竖向约束 , 左右各加水* 约束 ;   4 ) 计算 中材料的物理力学参数 见表 l 。   莩   n   开挖 与紧邻结构 物 的关系 成为 研究 的重 点。许 多文献 中以建筑  物安全 为 目标 , 充 分研 究施 工对 建筑 物基 础沉 降 、 结构 内力 的大  小  ] 。因隧道下穿施工 引起 结构物的局部倾斜 是影 响其安全 和  稳定 的主要 因 素 , 按 国家 规定 倾 斜 率 3 / 1   0 0 0为最 大局 部 倾 斜  值 ] 。而地表构筑物 与地下隧道施工之 间会产 生彼此 相互影 响 ,   地 表构筑物地 基 对地 表 上 部荷 载 的传 递 是 向下 逐渐 扩 散 的  。   鉴于紧邻结构物 的隧道施工 由于 围岩及覆 盖结构 物的不 同 , 而产  生应 力的不确定性 , 很多研究 都只是针 对 自己实 际面对 的模 型进  行的数值模拟研究  , 结论也不一 而终 。   3   9 8 0   本文将上部结 构物换算为等效 荷载施加 在基 础上 , 并且 着重  考虑施工 工法在隧 道施工 中的稳定 性 以及对 结构 物基 础 的沉降  分析 。   图 1 隧道横断面示意图( 锚 杆未示 )   表1   材料 的物理力学参数  材料  弹性模量/ G P a  泊松 比 密度/   ? m一   凝聚 力/ M P a  内摩擦角/ ( 。 )   1   工 程 概况  重庆轨道交通三号线华新街一观音桥 区间隧道共长 9 2 9 . 4 0 7   m,   其 中隧道 临*终点段位 于观 音桥步行街 下穿道 西侧 , 紧邻 *鸷! 岸, 周边主要有爱尔 眼科 医院 、 4 0 5车站 以及观音桥 商业 步行街多  围岩  初衬  二衬  1 . O   2 9 . 5   3 2   O . 3   0 . 2   0 . 2   2   4 0 0   2   2 0 0   2   2 0 0   0 . 4 9 6   3 0   锚杆  2 0 0   0 . 3   7   8 0 0   家商场 , 交通及人 流量十分大 , 管线星罗 密布 , 隧道 开挖轮廓 线距  2 . 2 计 算 结果  * 海岸商铺地下 室仅 0 . 7   m; 隧道拱顶 给水管 、 排水 管 、 燃 气管 、   1 ) 应力计算结果 。   光缆 等各种管线 密布 , 并 且老化 陈 旧 , 部 分 管线位 于 隧道开 挖 轮  各 开挖 步骤 围岩 的 应力 场 。开挖 第 一部 分 的应力 场 , 如 图  廓线 2   m范 围内 ; 区间地质条 件较差 , 该段 隧道长约 4 5   m, 断 面宽  2 a ) 所示 ; 开挖第二部分 的应力场 , 如图2 b ) 所示 ; 开挖第三部分 的  1 1 . 9   m, 高 1 0 . 9 5   m, 埋深 5   m, 暗 挖法 施 工 , 采 用双 侧壁 导 坑 法  应力场 , 如图 2 c ) 所示 ; 开挖第 四部分 的应力场 , 如图 2 d ) 所示 。   开挖 。   2 ) 位移计算结果 。   隧道与周边结构 物的关系如图 1 所示 。   关键点 位移 。拱顶竖 向位移变化 曲线 , 如图 3 a ) 所示 ; 拱底竖  向位移 变化 曲线 , 如图 3 b ) 所示; 左侧 边墙 中点水 *位 移变 化 曲  所 示。   2 力学 分 析  下假 设 :   如图3 c ) 所示; 右侧 边 墙 中点水 * 位 移 变 化 曲线 , 如图 3 d )   力学 分析 采用 A N S Y S大型有 限元 分析 软件 , 在 计算 中做 如  线 , 1 ) 使 用二维*面应变模 型进行数值模拟 ;   2 ) 在 计 算 范 围 内 的 围 岩 为 均 匀 的土 层 ;   2 . 3 计 算结 果分 析  1 ) 围岩主应力场分析 。   3 ) 将 隧道顶部施加竖 向附加应力等效为上部 结构物 。



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