城市地铁横通道交叉空间结构施工变形特征与控制技术

随着我国城市化水平的提高，越来越多的城市开始修建地铁以缓解交通，提高土地利用率。在地铁建设过程中，地铁横通道工程作为地铁区间建设的重要组成部分，其施工过程对于地铁主隧道的稳定与安全至关重要，受到国内外学者的广泛关注。为此，综合运用理论分析、数值模拟和现场实测的方法，提出了主隧道和横通道施工引起地表沉降的三维预测公式用以计算地铁横通道施工引起的地表沉降，建立横通道数值模型，对横通道工程的施工力学机理进行深层次的分析，随后开展横通道工程不同施工和设计参数敏感性分析和优化，并在此基础上，基于特定工况对预注浆加固进行了数值计算与机理分析，确定了典型工况下的注浆范围和注浆参数。进一步，研究了横通道在爆破开挖和列车振动载荷下的衬砌结构稳定性。研究成果在哈尔滨地铁横通道工程中得到验证与应用。

第一章 绪论 1.1 研究意义 1.2 国内外研究现状分析 1.2.1 横通道施工力学机理研究 1.2.2 横通道预加固技术研究 1.2.3 横通道监控量测技术研究 1.2.4 地铁横通道爆破施工振动研究 1.2.5 地铁横通道列车振动研究 1.2.6 地铁横通道衬砌稳定性研究 1.2.7 当前研究存在的不足之处 1.3 主要内容 第二章 地铁横通道工程概况与设计 2.1 工程概况 2.2 工程地质条件 2.2.1 地形地貌 2.2.2 工程地质 2.2.3 场地和地基的地震效应评价与分析 2.2.4 场地土液化判别 2.2.5 不良地质评价 2.2.6 水文地质条件 2.2.7 气候条件 2.2.8 周边建筑物 2.2.9 地下管线 2.2.10 施工场地条件 2.3 施工重难点分析及解决措施 2.3.1 工程特点 2.3.2 工程重点、难点分析及对策 2.4 冻结法施工工艺 2.4.1 基本概念 2.4.2 基本特点 2.4.3 使用范围 2.4.4 工艺原理 2.4.5 工艺流程 2.4.6 工程监测 2.4.7 质量标准 2.4.8 安全环境保护 2.4.9 效益分析 2.5 冻结法地铁横通道设计 2.5.1 冻结孔 2.5.2 冻结壁 2.5.3 隧道支撑与防护门 2.5.4 开挖与初期支护 2.5.5 冻结、停止冻结、解冻和注浆 2.5.6 冻结孔封孔及钢管片处理 2.5.7 施工监测 第三章 地铁横通道施工引起地层变形的三维预测分析 3.1 隧道施工变形机理 3.2 主隧道和横通道施工沉降预测 3.3 沉降公式精确性分析 3.4 本章小结 第四章 地铁横通道交叉空间结构施工力学分析 4.1 数值计算软件 4.2 现场施工技术简介 4.3 数值计算模型与参数 4.4 数值计算方法 4.5 数值计算验证 4.6 施工机理分析 4.6.1 位移分析 4.6.2 应力分析 4.6.3 隧道衬砌结构受力分析 4.7 本章小结 第五章 地铁横通道的施工与设计参数敏感性分析 5.1 横通道与主隧道夹角 5.2 主隧道净距 5.2.1 位移 5.2.2 应力 5.2.3 内力 5.3 主隧道埋深 5.3.1 位移 5.3.2 应力 5.3.3 内力 5.4 开挖方法 5.5 参数对比 5.6 本章小结 第六章 地铁横通道的预注浆加固机理研究 6.1 注浆加固机理研究 6.1.1 实际注浆参数 6.1.2 注浆模拟方法 6.1.3 注浆加固机理 6.2 不同注浆范围对比分析 6.3 不同注浆强度对比分析 6.4 本章小结 第七章 地铁横通道交叉隧道结构爆破施工与列车振动的动力特性研究 7.1 数值计算分析方法 7.1.1 模型阻尼与动力边界 7.1.2 计算循环 7.2 爆破施工振动作用数值分析方法 7.2.1 数值计算模型 7.2.2 模型参数与模拟步骤 7.2.3 数值监测方法 7.3 高速列车振动作用数值分析方法 7.3.1 数值计算模型 7.3.2 数值计算参数 7.3.3 动载荷加载方法 7.3.4 监测方法 7.4 横通道施工爆破力学机理分析 7.4.1 衬砌位移 7.4.2 衬砌应力 7.4.3 振动速度 7.4.4 横通道影响因素动力响应分析 7.5 高速列车振动力学机理分析 7.5.1 位移分析 7.5.2 应力分析 7.5.3 速度分析 7.5.4 列车振动因素对列车轨道的影响 7.6 本章小结 第八章 主要结论与展望 8.1 主要结论 8.2 展望 参考文献