地铁隧道施工对邻近建筑物的改变及保护措施_开题报告

一、文献综述

（一）国内外盾构隧道施工修建地铁车站的研究现状

目前盾构隧道施工引起土体位移问题在国内外已有大量研究，对土体沉降和位移规律的认识也不断深入，从经验公式法到半经验半解析法、理论计算方 法再到数值模拟分析法，从弹性、均质、各向同性假设求得的解析解到弹塑性、 粘弹性、粘弹塑性、各向异性的解析解或数值解，国内外学者们做了大量的工 作。目前盾构隧道施工引起土体位移的计算方法主要有：经验方法、理论分析方法、数值模拟方法和室内模型试验法等。

••••（二）国内外盾构隧道施工修建地铁车站的研究成果

(1)经验方法

经验方法中应用最广泛的是Peck(1969)提出的Peck 公式。他通过大量地面 沉降数据及工程资料的分析，首次提出地面沉降槽呈拟正态分布的规律，给出 了估算地面横向沉降的计算公式。后来许多学者对Peck 公式进行了进一步的研 究，Attewell 等(1974)、Atkinson 等(1977)、Clough 等(1981)、O ’Reilly 等(1982)、 Loganathan 和Poulos(1988)、姜忻良(2004)等都对peck 公式进行了修正，使其 更加符合工程实际。Attewell 等(1982)、刘建航等(1991)、沈培良等(2003) 根据现场实测数据，运用数学方法给出了计算地面纵向沉降的计算公式。

(2)理论分析方法

理论分析方法包括源汇法、解析方法、随机介质理论和反分析法等。由于土层条件的复杂性以及施工状况的多变性，迄今为止还没有完全精确的理论解答。现有的理论解答均是在大量假定的基础上简化得到的，可定性地判断地表 沉降的一般规律。

Sagaseta(1987)首次利用源汇法得到盾构施工引起的三维地面变形计算公 式。Verruijt 等(1996)利用Sagaseta 提出的源汇法认为隧道变形主要是隧道表 面土体的等量径向位移和长期的隧道椭圆化变形，采用半弹性平面方法，得到 土体垂直位移和水平位移的理论计算公式。Lognathan 和Poulos(1998)采用椭圆 形非等量土体移动模式，利用Lee 等(1992)提出的等效土体损失参数g ，对

Verruijt 等提出的计算公式进行了修正，但修正的计算公式依然无法考虑土质条 件和施工工艺。国内学者魏纲等(2005)、齐静静等(2007)、陈枫(2004)、姜忻 良(2005)和杨冠天(2005)等人也在源汇法的基础上进行了有意义的探索，推导 出土体的位移计算公式。

在解析方法方面，Bobet(2001)假定与隧道轴线垂直的横截面为平面应变条 件，土体为多孔弹性材料，衬砌是弹性的，提出了饱和土体中浅埋隧道土体变 形的二维解析预测方法。Chou(2002)采用Bobet 提出的方法，与28条隧道的实 测数据进行了对比，计算结果与实测结果较吻合。Park(2004)提出了预测软土 中浅埋和深埋隧道引起的土体变形的二维弹性解，隧道平面周围位移边界条件 采用椭圆形的土体位移模式。国内学者吴修锋(2004)和齐静静等(2006)利用 Mindlin 解推导了正面附加推力引起的土体位移计算公式。廖少明(2004)应用弹 性力学的Mindlin 位移解，结合边界单元法，得到盾构侧向剪切和正面附加推力 引起的土体变形计算公式。魏纲等(2005)利用弹性力学的Mindlin 解，推导了正 面附加推力和盾壳与周围土体之间的摩擦力引起的土体各向位移计算公式。 朱肿隆等(2001)和施成华等(2003，2005) 采用随机介质理论预测盾构法隧 道纵向地面变形。随机介质理论是把土体移动看成是一个随机过程，并用柯莫哥洛夫方程表示。但此方法是人为地、经验地假定地面变形，因此存在一定欠缺。

理论方法大多只能得到简单的二维解答，很难考虑三维效应。

(3)数值分析方法

数值模拟分析方法现在广泛应用于计算隧道施工引起的土体变形。由于影 响土体变形的因素太多太复杂，解析方法等无法很好地预测土体的三维变形， 因此现在越来越多的采用有限元等数值分析方法来解决此类问题。数值分析还 可以考虑开挖的空间效应和流变、固结等时间效应。

英国牛津大学(1993)考虑了粘土的非线性，研制了三维有限元程序Oxford Finite Element Method Programme来模拟盾构施工引起的土体位移。荷兰

Tecbmcal University of Delft 1998年研制出Plaxis 程序，并于2001年研制出Plaxis 3d tunnel，能够非常好的计算隧道施工引起的土层位移和对周围结构物的影响， 现已和FLAC 有限元程序成为欧洲最著名的岩土工程分析软件。英国帝国理工大 学1 999年研制／出Imperial College Finite Element Progranune(ICFEP)，可以计算隧 道施工引起的土体位移并预测地表建筑物的变形。韩国浦项集团1989年成立 MIDAS 开发组织，专门开发土木有限元软件，并于2005年3月推出MIDAS ／GTS 岩土隧道通用专业有限元软件，能够对土层和隧道施工进行便利的三维数值模 拟。

Akagi 等(1999)为模拟盾构机在一个千斤顶行程上的连续推进，把盾构推进 面前方即将被挖去的土体单元定义为开挖单元，盾构在一个千斤顶行程上的推 进量取决于开挖单元的体积变形和剪切变形，通过试算确定开挖单元的弹性模 量，分析引起土体位移的因素和周围土压力的变化。

D ．GLin 等(2002)提出一个考虑盾构土压仓压力、盾构开挖掘进、衬砌拼装 和填充注浆影响的有限差分模拟方法。分析了纵向边界、单元纵向长度、注浆 材料强度对计算结果的影响；通过对二维和三维计算结果的比较，指出对于离 开挖面很远处，二维和三维计算结果非常接近，可以用二维代替三维分析。 王敏强等(2004)用刚度迁移法模拟盾构推进，采用权刚度修正Goodman 单 元处理存在两种材料的混合接触刚度，提出分3步模拟盾构前行一个单元距离的 模拟步骤，分析了土体开挖、盾构内部土体开挖卸载和千斤项推力的影响。

二、^范文提纲

1.绪论

1.1研究背景

1.1.2问题的提出

1.1.3施工工法概要

1.1.4施工工法特征

1.2国内外的研究现状

1.2.1国内扩挖修建地铁车站的研究现状

1.2.2国外扩挖修建地铁车站的研究现状

2. 地铁隧道施工对邻近建筑物的影响

2.1地铁隧道施工对邻近建筑物的影响

2.1.1 隧道开挖对地上建(构)筑物影响的研究

2.1.2隧道开挖对地下建(构)筑物影响的研究

2.1.3隧道开挖对基础的影响

2.1.4隧道开挖对相邻地下工程的影响

2.1.5隧道开挖对地下管线的影响

3.盾构扩挖对地层及邻近建筑物的影响研究

3.1. 隧道施工引起地层变形规律

3.2. 隧道施工引起地层变形的原因

3.3. 地层运动的影响因素

3.3.1开挖深度的影响

3.3.2开挖断面大小的影响

3.3.3地层条件的影响

3.3.4施工条件的影响

3.4. 盾构扩挖施工对邻近建筑物的影响研究

3.5. 盾构扩挖车站与邻近建筑的相互作用分析

4. 盾构扩挖施工对结构安全影响及其控制标准

4.1. 盾构扩挖对建筑物的影响

4.1.1建筑物的保护等级

4.2不同建筑结构类型的基础沉降影响程度取值

4.3 地表建筑物安全影响评估及其沉降控制标准

4.3.1 地铁施工影响的范围

4.3.2 保护对象的确定

5.隧道施工过程中建筑物评价标准的建立

5.1. 国内外评价标准

5.2沉降槽宽度参数法评价标准

5.2.1沉降槽宽度参数K

5.2.2 沉降槽宽度参数法评价标准的建立

5.3小结

6. 结论与展望

6.1. 结论

6.2. 展望

三、参考文献

[1]朱永全，宋玉香，隧道工程[M]，第二版，北京：中国铁道出版社，2007.

[2] 姜忻良，赵志民，李园. 天津地铁盾构施工对邻近工程设施影响的动态模拟[J]. 天津大学学报，2006，39(2)：188－193. 

[3] 张志强，何川. 深圳地铁隧道邻接桩基施工力学行为研 究[J]. 岩土工程学报，2003，25(3)：204－207.

[4] 卿伟宸，廖红建，钱春宇. 地下隧道施工对相邻建筑物 及地表沉降的影响[J]. 地下空间与工程学报，2005，1(6)：960－963.

[5] 许江，顾义磊，康骥鸣. 隧道与地表构筑物相互影响的 研究[J]. 岩土力学，2005，26(6)：889－892

[6] 罗济章，刘正保. 开洞地基与框架结构相互作用的耦  合分析法[J]. 重庆建筑工程学院学报，1991，13(2)：1－12

[7] 中华人民共和国建设部. GB50007―2002建筑地基基 础设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2002

[8] 朱永全，宋玉香，地下铁道[M]，北京：中国铁道出版社，2006.

[9]路美丽，刘维宁，孙晓静.盾构法、暗挖法结合修建地铁车站在我国的应用前景.都市快轨交通，2004,17（2）：30―33.

[10]葛卫娜，梁青槐.隧道开挖对周围建筑物造成的损害及治理措施[J].华北科技学院学报2005，2(3)：84―86

[11]赵骏，吴惠明，李刚.盾构隧道扩挖地铁车站新技术.上海建设科技. 2007，3：20―22.

[12]何川，丁建隆，李围.配合盾构法修建地铁车站地技术方案.西南交通大学学报，2005，40(3)：293―297.

[13]李茜，贺少辉.盾构法与矿山法联合建造地铁车站的可行性研究.中国土木工程学会隧道与地下工程分会第十三届年会.2004年11月.