新建车站平行长距离下穿既有隧道安全分析研究

随着城市地铁的迅猛发展,城市轨道交通(地铁)网络的不断完善,地铁网络间众多节点的工程建设中不可避免地出现新建隧道与既有隧道之间相互平行、重叠以及交叉穿越等较为复杂的施工问题。北京地铁15号线奥林匹克车站穿越大屯路隧道以零接触、平行、长距离穿越,显示出该工程施工难度大的特点。为了在施工中保证既有隧道的安全以及适用,本文从施工方案的选择、施工步序指标制定以及施工中变形预测等三个方面,运用数值模拟并结合实测数据,探讨了在穿越过程中保证既有隧道安全的方法措施。主要内容如下： (1)从理论上研究了新建隧道开挖对既有隧道产生影响的原因,并研究既有隧道存在的变形模式。 (2)针对本工程,建立三种施工方法的数值模型,即PBA法、中洞法以及盖挖逆作法。从地表变形、既有结构的变形、既有结构的差异沉降以及塑性区四个方面,对三种工法进行了对比。最终得出盖挖逆作法是最适合本工程的施工方法。 (3)选取了既有结构裂缝与承载能力作为评价既有结构的两个评价指标,通过数值模拟极限状态得到了结构的极限变形值,运用变位分配发分配到了各个施工步序中。 (4)本文将反分析的原理应用于车站的施工过程中,运用实际监测数据结合数值模拟可以有效的预测下穿既有结构工程中,既有结构施工中变形预测问题,并提出了运用两步施工监测值预测下一步的最佳预测方法。可以为施工中的既有结构的变形预测提供一种可行的方法,便于施工中更好的制定施工辅助方案,保护既有结构的安全。