基坑开挖与盾构掘进双重作用对既有超大管线变形规律研究

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本文以沈阳地铁三号线一期工程大通湖街站至于洪新城站区间为工程研究背景,采用理论分析、实际监测及Midas GTS NX数值模拟相结合的方法,探索该地铁车站基坑及盾构掘进对既有超大管线的变形影响规律进行分析,为工程实际提供理论基础及施工参考依据。所得主要结论如下:(1)以基坑及管线变形理论为基础,探究地下管线的受力特征。基于Winkler弹性地基梁的理论分析地下管线的变形,得到超大管线的计算模型和位移方程,进而得到管线在基坑开挖和盾构掘进两种情况下的理论变化曲线。(2)通过实测数据发现:在基坑开挖初期,产生的地表沉降与开挖深度呈正相关,当开挖达到一定深度时沉降量趋于稳定;侧墙土体产生的水平位移量及最大位移量的位置与开挖深度呈现正相关,曲线呈现中间小,两头大的“弓”字形。在基坑开挖初期,管线每处的沉降趋势相似,沉降值相差不大;随着基坑开挖深度的增加,管线竖向沉降值、沉降值的增幅及管线产生的位移所在范围均呈现不同程度的增大;隧道双线开挖对管线竖向位移影响曲线整体呈“M”型,管线受隧道影响最为明显的位置在距中心两侧30m左右位置,盾构掘进长度达到22.5m时管线的竖向位移与盾构掘进结束所对应竖向位移相差较小。(3)通过Midas GTS NX数值模拟所得结果可以看出:基坑开挖导致管线出现中部隆起,两端沉降,且呈对称分布的变形规律,管线竖向位移曲线呈现轴对称分布,对称中心为管线中心。其中,在开挖1和支撑1施工初始阶段,管线竖向位移以沉降为主,管线变形呈现“V形”;在开挖2至开挖至基底施工完成阶段,管线变形主要呈现隆起趋势,变形曲线最终呈现“M形”。随着地铁盾构掘进,管线整体呈现沉降趋势;隧道左线开挖时,管线竖向位移出现明显变形位置在左线隧道上方,该部位随着左线盾构掘进其沉降值不断增大,左线盾构掘进对管线变形影响最大的区间是0~15环;随着右线隧道不断开挖,最大沉降位置由左线隧道中心上方管线位置向右线隧道中心上方管线位置慢慢偏移,最终出现在管线中心位置,右线盾构掘进对管线变形影响最大的区间也为0~15环。实测与模拟所得管线沉降曲线均呈现中间隆起,两端沉降的“M”型,且均在距离管线中心左右30m位置内受盾构掘进影响波动最大;模拟结果可较为准确地模拟出实际结果,可为实际工程施工提供参考依据。该论文有图62幅,表12个,参考文献85篇。
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