大直径盾构施工对邻近建筑安全性分析

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1、大直径盾构施工对邻近建筑安全性分析-->第1章绪论1.1课题背景及研究意义1.1.1选题背景伴随着我国城市现代化的飞速发展和城市规模、人口的急剧扩张，大型城市、特大型城市以及城市群不断增加。随着城市的成长，各种城市病开始爆发——城市的人口急速的增长，对城市的交通需求成倍增长，土地资源日趋紧张，空气污染不断加重等。以上种种因素使高效、环保、安全的轨道交通成为人们出行的首选。无论是地铁、轻轨还是城际铁路都得到了空前的发展。在京津冀一体化的大背景下，联系城市群的城际铁路已经成为城市发展的重要一环。而京津城际铁路延伸线项目是继对京津城际铁路开通

2、后对京津交通的一项重要补充，这条新建轨道交通线路将成为天津起滨海新区通往天津、北京的轨道交通的大动脉。京津城际铁路延伸线平面示意图如图1-1所示：在延伸线工程中解放路隧道将采取盾构法施工。隧道采用单洞双线，线路全长3.3公里。其中，解放路盾构段隧道长2248.5米，是全线的控制性工程和难点工程。工程所处地区为冲海积平原，地层以淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土为主，土质不匀，成分复杂，具有技术难度大、安全风险高、工期要求紧等特点。盾构施工方法有如下其他施工工法不具备的优势[1]：（1）盾构是一种集成了机械、电子、液压、传感、信息技术于一体的隧道

3、施工成套设备，能够实现连续掘进，在开挖的同时可以完成出碴、支护等作业，掘进速度较快，效率较高。（2）盾构采用刀盘进行掘进，形成的隧道周围地层不会受扰动而破坏，并且具有超挖量小的优点。（3）通常情况下盾构施工能达到每天6m至10m的推进速度，大大提高了施工进度、缩短了施工周期。并由于其高度机械化、自动化的施工方式，降低了对人力的依赖，节省了人力成本。（4）盾构法施工，施工全过程基本处于地下，不易受到外界环境影响，当埋深大、地基基础差、土层中对施工有影响的障碍物多时，盾构法施工优势越明显。基于以上种种优点，盾构法施工被广泛的运用于城市隧道建

4、设——例如北京、广州、武汉、上海、天津等都采用了盾构法施工。2013年，南京地铁10号线，使用了直径达到11.64m的盾构机，并创下了多项盾构推进记录。2014年，扬州瘦西湖隧道建成通车，为了达成单洞双层双向四车道的工程要求，使用了14.93m直径超大直径泥水盾构。天津京津城际铁路延伸线解放路隧道采用φ11.97m泥水平衡盾构等，都是大直径盾构工程的代表。......1.2研究目标、研究内容以及研究方法1.2.1研究目标大直径盾构在软土的地质条件中进行施工，必然会引起土体的扰动进而引发地表变形和对邻近建筑物结构的损害。就京津城际铁路延伸

5、线解放路隧道工程而言，盾构邻近通过以及下穿既有建筑物，根据工程实际中浅埋深、地基软弱等复杂的水文地质条件及大直径盾构特点。通过对盾构邻近通过以及下穿既有建筑物过程中，覆土层的变形原因、变形机理的分析研究，寻找影响土体变形和建筑物沉降的关键因素。以数值模拟计算为手段，研究覆土层变形规律，进而研究建筑物的沉降规律。并根据所得规律，寻找可能的危险点或者变形剧烈的区域。在数值模拟软件计算结果和施工现场监测数据的基础上，研究加固措施的加固效果，分析建筑物受盾构推进影响的变形规律。提出可行的加固方案优化。1.2.2研究内容与研究方法本文依托解放路隧

6、道段工程，针对本工程中大直径盾构、地层软弱、沿线邻近建筑多情况，以现场监测为基础，结合理论研究和数值模拟对解放路隧道沿线邻近建筑进行了施工安全风险预测。并分析实际监测数据，对比数值模拟结果，对可能出现的安全风险提出必要的控制措施。主要研究内容：（1）盾构穿越某建筑物及水文地质条件的研究对于京津城际铁路延伸线项目解放路盾构工程，盾构通过、下穿邻近建筑物施工及其水文地质条件，是本文研究的重要的组成部分。全面、详细的掌握工程情况以及水文地质条件，进而为后续的研究方法、研究思路奠定基础。（2）盾构通过、下穿施工过程中对覆土层及既有建筑物影响的研

7、究在前面对工程情况及水文地质条件的研究基础上，根据各工段具体情况，建立数值模拟计算模型，结合覆土层变形的机理，分析施工过程中影响覆土层及既有建筑物的关键因素，总结隧道邻近建筑物变形规律。（3）以某既有建筑物加固效果影响的研究以现场加固方案为基础，根据数值模拟，研究数值模拟现场加固方案的可行性。根据数值模拟结果，对比现场加固方案，提出加固方案的优化。......第2章盾构施工对邻近建筑物影响的文献综述2.1盾构法施工的发展历史及其现状进入新世纪以来，特别是近五年，中国的城市建设取得了巨大的成就，城市人口爆发式增长，城市规模急剧扩大，全国仅

8、百万人口以上城市就有51座。城市的扩张、城市居民的增加对城市交通形成了巨大的压力。而城市土地资源日趋珍贵，常规的地面交通设施发展已经受到很大限制。在这种背景下，地下交通设施，特别是地下轨道交通所具备的快速、