小净距空间交叉隧道施工技术及安全性的研究课题的研究论文.docVIP

小净距空间交叉隧道施工技术及安全性研究 第1章 项目研究概况 1.1 研究目的及意义 小净距空间交叉隧道的施工属于复杂隧道形式的近接施工。施工过程中，由于新建隧道围岩已受既有隧道开挖、爆破、运营等因素的影响，其初始应力场往往是经过多次扰动，新建隧道的施工会使围岩从原来多次演变应力场的基础上再进行多次演变，使得新建隧道受力复杂、既有隧道结构受力变异，从而增大新建隧道施工的难度，并引发既有隧道结构安全性问题，如果不采取专门对策，则新建建筑物的施工将会对既有侧产生不利影响，如隧道围岩结构体系承载能力下降、甚至破坏；变形过大以致于侵入净空等。特别是新建隧道爆破施工，可能引起的既有隧道结构振动将降低结构的安全性，造成既有隧道结构的劣损，降低使用寿命，危机行车安全，如日本的荻津隧道、初狩隧道以及国内的西康线响水沟隧道、流潭隧道等均出现过既有隧道衬砌开裂、剥落从而等危及行车安全等现象。隧道建成后，小净距交叉隧道结构型式及力学关系的复杂性，使得隧道在列车荷载的作用下或者受到偶然地震荷载作用时的力学特性也较常规隧道有较大差异，其在运营过程中的安全稳定性也是需要重视的。 如何控制隧道交叉段围岩的大变形以及破坏，以确保隧道施工的安全进行和正常运营，对我国公路和铁路隧道的建设具有非常重要的指导作用，显得非常必要和紧迫。早期的隧道建设，对平行隧道的研究较多，取得了很多的成果。但是，空间交叉隧道在国内外的研究较少，因此，针对新建隧道开挖前后对隧道衬砌及围岩的力学和变形行为，探讨隧道交叉段围岩的变形机理，施工方法、加固方式、监控技术，无论是对理论体系的完善，还是对地下工程的建设均具有十分重要的意义。 本课题以沪昆客专贵州段刘家庄隧道上穿沪昆高速公路龙家庄隧道为依托工程，开展小净距空间交叉隧道施工技术及结构安全性研究，从理论分析、设计、施工方法、监控量测几个方面进行系统研究，为设计、施工决策提供基础资料和理论技术支持，以保证刘家庄隧道的成功修建，并为其它类似地质条件下的建设提供有益的参考 1.2 国内外研究现状 小净距空间交叉隧道是小净距近接隧道工程的一种情况，目前国内外近接隧道工程已有很多实例。在国外，意大利—瑞士高速公路在穿越米兰一个小城市时从水平平行过渡到垂直平行的双车道双孔隧道形式，新加坡高速公路穿越回填土和海相粘土冲积层的四孔重叠隧道等；在国内，重庆绕城高速公路施家梁隧道上穿遂渝铁路新龙凤隧道，深圳地铁一期工程罗湖至大剧院区间采用了重叠隧道布置形式，广州市轨道交通三号线主线隧道与支线隧道Y形分叉重叠，南京地铁小行站至安德门站区间正线菊花台二号线隧道与南延右线隧道上下立交等；更为复杂的上下交叉隧道工程也已出现，如重庆嘉华大桥大坪隧道同时与城市轻轨隧道、襄渝铁路隧道立体交叉，厦门市机场快速路新建万石山隧道与既有钟鼓山隧道呈立体交叉，万石山隧道主线下穿钟鼓山隧道，共设置了三条匝道相连。 在隧道近接施工的研究中，日本作了大量研究，已相继制定了铁路、公路和电力等各行业的近接施工指南，并在相应的规范中有专门的条文说明；国内必威体育精装版出版的有些专著和规范如公路隧道设计规范中专门列入了小净距隧道的内容，提出设计和施工的一般流程和方法。 在小净距交叉隧道爆破振动研究方面，王明年等将爆破荷载等效为施加在隧道周边的三角荷载，模拟分析了新建隧道爆破过程中，既有隧道振速和应力，并将模拟结果与现场振速量测结果进行比较，发现两者吻合较好，验证了数值模拟交叉隧道爆破的可行性；蔚立元在张欣、李术才的研究基础上，采用FLAC3D模拟分析了海底近交隧道爆破施工中台阶长度、不耦合装药系数对隧道振速的影响，得到减小台阶长度、控制不耦合装药系数可以有效降低隧道振速的结论；高峰、严松宏以某地铁工程区间近距离重叠隧道为背景研究地铁区间隧道施工期间爆破荷载地铁区间近距离重叠隧道的动力响应确定了在爆破振动荷载作用下衬砌结构吴占瑞漆泰岳以北京新建的地铁十号线一期(含)奥运支线工程与既有地铁一号线近距离垂直交叉区间隧道盾构施工为研究对象采用三维弹塑性有限元ANSYS程序软件模拟了新建盾构隧道的推进过程探讨了新建隧道从既有隧道下垂直穿过时不同的盾构刀盘推进力以及地层预加固处理对既有隧道衬砌的影响。 以某地铁区间隧道为研究对象对一单洞双层地铁区间隧道进行列车振动模型试验测试、分析上行动载、下行动载和上下交会动载种工况隧道结构的受力状态。强地震动姜忻良为了研究交叉隧道地震反应提出一种三维有限元和无限元的耦合方法探讨了三维有限元与无限元的构造方式与网格生成方式深入分析了耦合方法中有限区域尺寸与无限元中节点位置的选取给计算结果带来的影响得到了一般情况下有限区域尺寸与无限元中节点的最佳取值范围 1.3 主要研究内容及研究方法 本课题立足于沪昆客专贵州段刘家庄隧道上穿沪昆高速公路龙家庄隧道工程，对小净距空间交叉隧道施工技术