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近几年,我国城市地铁建设得到了迅速的发展,在大量的地铁建设过程中会经常遇到地下结构立体交叉的情况,该部分结构受力复杂,结构施作难度大,成为很多工程的重点安全控制对象。因此,对于地下结构中立体交叉部分的系统研究有着非常重要的实际意义,可以为类似工程的设计和施工提供经验和参考。 本文以长春地铁一号线自由大路车站竖井与风道工程为背景,结合专业的岩土工程数值分析软件FLAC3D及现场实时监测,系统研究了竖井与风道立体交叉结构的施工变形机理,包括自身结构的变形和周边岩土体的变形,并结合现场旋工状况深入分析了该竖井及风道旋工对周边环境可能造成的风险。本文主要得出了以下研究成果: (1)数值模拟及现场监测结果都表明,本工程中竖井和风道施工都会对马头门附近地表沉降产生影响,但风道开挖对地表沉降的影响远大于竖井开挖影响。 (2)研究结果表明,本风道施工过程中1号、3导洞施工对地层应力的改变最为明显,是地层应力重分布、拱顶覆土构建新平衡的主要阶段,1号、3号导洞开挖对马头门支护结构及周边环境变形的影响最为显著。 (3)竖井及风道二次卸荷导致的周边地层应力场复杂变化是造成马头门周边环境及自身结构变形的根本原因,开挖引起的地层损失是造成马头门处地表沉降的主要原因。 (4)研究结果表明,优化支护结构设计、合理选择施工顺序、加强现场监测等针对马头门的风险控制措施合理得当,有效控制了施工对马头门自身结构及周边环境变形的影响。