地鐵隧道施工對既有建筑物的影響

盾構隧道施工對既有建筑物樁基的影響分析

摘要：針對地鐵隧道常用的盾構開挖方式，本文采用數值模擬和經驗公式相結合的方法，研究了盾構隧道開挖對周圍地層變形以及鄰近樁基的影響規律，并進一步研究了在不同的地層損失率、土倉壓力以及樁頂約束情況下盾構掘進對鄰近樁基的影響。

本文主要研究結論如下：

1．在考慮了開挖面的擾動、土倉壓力、盾殼與土層問的摩擦力以及注漿層對地表沉降影響的基礎上，對盾構隧道的施工過程進行了模擬，研究了隧道軸線方向上盾構施工引起的地表沉降的影響區域。

2．研究了盾構施工對臨近基樁的沉降及彎矩影響規律。結果表明，開挖至基樁位置時，基樁的沉降速率最大，垂直于隧道軸線方向的彎矩最大。

3．對比分析了盾構施工時不同的地層損失率和土倉壓力對臨近基樁沉降影響。結果表明，基樁樁頂沉降隨著地層損失率的增大而增加，隨著土倉壓力的減小而增加。

4．研究了盾構施工過程時樁頂約束對對基樁的影響。結果表明，樁項約束僅對樁身上部的變形和彎矩有較大影響，而對基樁沉降、附加軸力和側摩阻力的影響較小。

關鍵詞：地鐵隧道：盾構；數值分析；地表沉降；樁基，i軸力；彎矩分

目  錄

摘要…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………． 1 

目錄…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………． 2 

1緒論……………………………………………………………………………………………………………………………………………………． 4

1．1國內外地鐵發展現狀及趨勢…………………………………………………………………………………… …．4

1．2生產需求現狀…………………………………………………………………………………………………………………………．4

1．3選題目的和意義……………………………………………………………………………………………………………………．4

1．4國內外研究現狀與文獻綜述…………………………………………………………………………………………．5

1．4．1盾構隧道開挖引起地層變形的研究現狀………………………………………………………．5

1．4．2盾構隧道開挖對鄰近樁基影響的研究現狀…………………………………………………．6

1．5本論文的研究方法和內容………………………………………………………………………………………………．6

2盾構法隧道施工對地層變形的影響…………………………………………………………………………………．7

2．1概述………………………………………………………………………………………………………………………………………………．7

2．2盾構施工原理…………………………………………………………………………………………………………………………．7

2．2．1盾構施工簡介…………………………………………………………………………………………………………………．7

2．2．2盾構施工的主要技術環節………………………………………………………………………………………．8

2．3盾構法隧道施工對地層變形的影響研究………………………………………………………………．9

2．3．1原因分析……………………………………………………………………………………………………………………………．9

2．3．2地層縱向沉降發展歷程……………………………………………………………………………………………．9

2.3.3地表橫向沉降影響分析…………………………………………………………………………………………………．9

2．3．4地層損失理論…………………………………………………………………………………………………………………．10

2．4本章小結……………………………………………………………………………………………………………………………………．10

3盾構施工對既有建筑物下摩擦樁影響的數值模擬…………………………………………………．11

3．1工程背景……………………………………………………………………………………………………………………………………．11

3．2數值計算……………………………………………………………………………………………………………………………………．11

3．2．1計算假設……………………………………………………………………………………………………………………………．11

3．2．2模型的建立………………………………………………………………………………………………………………………．11

3．2．3有限元模擬的實現過程……………………………………………………………………………………………．12

3．3計算結果及分析……………………………………………………………………………………………………………………．13

3．3．1地應力平衡結果……………………………………………………………………………………………………………．13

3．3．2開挖前基樁的受力分析……………………………………………………………………………………………．14

3。3．3盾構開挖對地層的影響分析…………………………………………………………………………………．15

3．3．4盾構開挖對樁身變形的影響分析………………………………………………………………………．17

3．3．5盾構開挖對樁身內力變化的影響分析……………………………………………………………．17

3．4本章小結……………………………………………………………………………………………………………………………………．19

4不同條件下盾構施工對摩擦樁的影響分析…………………………………………………………………．20

4．1概述………………………………………………………………………………………………………………………………………………．20

4．2模型的建立……………………………………………………………………………………………………………………………．20

4．3不同條件下盾構施工對單樁的影響分析……………………………………………………………．20

4．3．1地層損失率的影響……………………………………………………………………………………………………．20

4．3．2土倉壓力的影響…………………………………………………………………………………………………………．23

4．3．3樁頂約束的影響…………………………………………………………………………………………………………．23

4．4本章小結…………………………………………………………………………………………………………………………………．23

5結論與展望……………………………………………………………………………………………………………………………………．24

5．1結論……………………………………………………………………………………………………………………………………………．24

5．2進一步研究的展望……………………………………………………………………………………………………………．24

參考文獻………………………………………………………………………………………………………………………………………………．25

致謝…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………．27