顶管施工对既有城市轨道交通路基变形影响及控制研究

作     者：冉红玲 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁青槐;杨广武

授予年度：2008年

学科分类：08[工学] 083305[工学-城乡生态环境与基础设施规划] 081403[工学-市政工程] 0814[工学-土木工程] 0833[工学-城乡规划学] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：顶管施工 城市轨道交通线路路基 变形规律 有限元 变形控制 

摘      要：随着城市轨道交通线网的形成,市政工程穿越城市轨道交通的情况逐渐增多。在穿越城市轨道交通线路路基段,顶管施工技术由于具有非开挖、综合成本低、施工周期短、环境影响小、施工安全性好等优势,而被广泛使用。但是顶管施工将对周围土体产生扰动,引起周围土体的位移及地表的变形,从而可能影响到城市轨道交通运营的安全。为保证城市轨道交通在顶管施工过程中的正常、安全运营,很有必要对这一问题进行深入研究。 本文在充分认识顶管施工过程及技术的基础上,从顶管施工引起地表变形的机理和原因入手,分析得出顶管施工对土体的扰动以及各种原因引起的地层损失是造成土体移动和地表变形的根本原因。利用有限元计算分析软件MIDAS/GTS模拟顶管施工过程,对顶管施工中地表横向和纵向变形规律及施工影响范围进行了模拟计算分析,并且对不同顶管埋深、管径、正面推进力、摩擦力以及地层损失等影响土体变形的因素分别进行探讨,得出这些因素对土体变形的影响规律和影响程度,认识到施工中选择合理的埋深和管径,并严格控制好正面推进力等施工参数的重要性。在深入研究了顶管施工对土体变形影响规律的基础上,建立土体和既有城市轨道交通线路路基共同作用模型,计算分析顶管施工过程中既有城市轨道交通线路的轨道变形规律,对不同施工因素对轨道变形的影响和采取保护措施的效果进行了研究。基于以上研究,提出过程控制是达到施工变形控制目的的有效途径,并给出了制定变形控制标准的思路和建议值,提出从顶管施工工艺、地基、既有城市轨道交通线路路基等方面控制既有城市轨道交通线路路基变形的措施,对今后类似工程有一定的参考价值。