文档介绍：石家庄铁道学院
硕士学位论文
隧道顶管预支护技术研究
姓名:朱正国
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:冯卫星
20040201
摘要在城市地下工程中,一般埋设深度较浅、地层条件较差,暗挖施工对地层的扰动大,引起较大的地表沉降:当隧道邻近或穿越地面重要建筑物、地中构筑物或地下管线时,所允许施工引起的地表沉降极小,这种矛盾一直是地下工程界面对的难题。本文结合北京地铁五号线崇文门车站下穿既有线地铁区间段工程实例,采用国际上已尝试的城市地下管道项管作为隧道预支护技术,对项管施工技术进行归纳总结;分析顶管作为隧道预支护的原理:研究了地面建筑物、地下管线及地下铁道允许的隧道旌工引起的地表沉降基准:结合崇文门站工程,对项管预支护及隧道施工过程进行了三维有限元计算模拟,证明大刚度顶管作为隧道预支护与传统预支护相比,可大幅度减少隧道施工引起的地表沉降;并探讨了顶管作为隧道预支护的设计计算方法,为顶管预支护技术的推广应用奠定了良好理论基础。关键词:隧道,顶管,预支护,地表沉降
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签名:基垄垂】导师签名:墨壁垦期:阳中·期:型堡:兰望独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得石家庄铁道学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解石家庄铁道学院有关保留、使用学位论文的规定,即:学院有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑日
第一章绪论问题的提出北京地铁五号线崇文门站站台中心里程,车站总长度宽度.,站台宽度3嫡疚6私剑蕉宋Kú憬峁梗叵乱徊阄U咎层,地下二层为站台层;中间为单层结构,系站台层。双层结构段覆土厚度.,单层结构段覆土厚度.。车站顶部位于粉土层及中粗砂层,中部位于卵石圆砾层、粉细砂层,底部位于粘土层和细中砂层。该车站与既有地铁一号线祟文门站东端区间立交,并从其下方穿过,既有线区间结构底板与车站单层断面顶部净距为捎诰嗬虢扔械靥斓涝市淼木瘸两敌。站暗挖施工时应采取可靠措施确保地下铁道的正常使用和车站的施工安全。隧道施工破坏了原地层的应力平衡状态,不可避免地对其周边地层а产生扰动,引起围岩应力重分布和位移。视洞室大小、埋置深度和地层条件不同,其范围和程度不同,浅埋时将直达地表。在城市地下工程中,一般埋置深度较浅、地层条件较差。隧道施工将引起较大的地表沉降,影响着地表建筑和地中埋设或构筑物的安全。如何有效控制松软地层、浅埋条件下施工引起的地表沉降,一直是地下工程界面对的难题。随着城市地下工程的发展,邻近或穿越重要地面建筑物或地中构筑物的隧道工程越来越多,这些重要的建筑物或构筑物所允许的地基面均匀沉降极小;而隧道工程的规模和尺寸也越来越大,传统隧道施工方法及辅助措施下施工所引起的地表位移则很大。面对这种矛盾,地下工程界努力探索,取得了很多卓有成效的成就。施工方法的研究是其中之一,在复杂地面环境下,安全、可靠及经济的明挖法ǜ峭诜难以实施时,浅埋暗挖法、盾构法及顶进法,具有各自的优缺点和适用条件,均有众多成功工程的实践,可满足大多数地面环境不是十分复杂、地面沉降蚵∑控制不是十分苛刻的地下工程要求。各类方法自身的优化、控制地表沉降“精中求精”方面也取得了很多成果,如浅埋暗挖法——!
国内外发展动态的多分部施工方法、固结注浆及回填注浆等。浅埋暗挖法的超前支护研究:隧道开挖之前,在掌子面前方的自然地层里,沿隧道横断面设置一个像拱壳的连续体,使其既加固掌子面前方的自然地层,同时利用初期支护又保持自然地层的特性,从而保证掌子面及地层的稳定,减少地表沉降量,形成一个超前的支护体系,即通常所谓的超前预支护体系。实践表明:超前预支护体系在薄覆盖的软弱松散土层和不良地质地层以及城市地铁中掘进隧道得到了很好的应用。超前预支护体系能够有效地限制地面沉陷,并全面地保持自然地层在稳定状态下开挖隧道。研究表明:地面的整个沉降量的%~%和地下地层的整个沉降量的%~%是在一般的支护开始发生作用之前发生的Ⅲ。所以,加固掌子面前方的地层,对抑制地面沉降是非常重要的。预支护方法主要包括:机械预切槽法,水平旋喷注浆法,管棚法,超前小导管法,超前锚杆法等。其中水平旋喷注浆法,管棚法,小导管法等预支护方法同时也改良和加固了地层。地层加固这种方法包括,注浆、旋喷注浆、排水固结和地层冻结,在隧道开挖前对围岩进行加固,以增加围岩的自稳能力