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1、南水北調(diào)輸水隧洞盾構(gòu)穿越北京地鐵機(jī)場線方案研究(申請(qǐng)清華大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文)培養(yǎng)單位:水利水電工程系工程領(lǐng)域:水利工程申請(qǐng)人:張弢指導(dǎo)教師:張明副教授聯(lián)合指導(dǎo)教師:付云升教授級(jí)高工二○一五年十一月ResearchaboutSouth-to-NorthWaterDiversionShieldTunnelUnder-crossingBeijingSubwayAirportLineThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequir
2、ementfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringbyZhangTao(HydraulicEngineering)ThesisSupervisor:ZhangMing,AssociateprofessorAssociateSupervisor:FuYunsheng,SeniorengineerNovember,2015摘要摘要東干渠是北京市南水北調(diào)配套工程供水環(huán)路的重要組成部分,東干渠全長約44.7km,隧洞采用單孔圓形斷面,內(nèi)徑4.6m、外徑6m,全線采用盾構(gòu)
3、法施工。北京軌道交通機(jī)場線全長為28.1km,由二環(huán)東直門站向東北方向延伸,直至北京首都國際機(jī)場的T2、T3航站樓站。東干渠輸水隧洞下方穿越地鐵機(jī)場線三元橋站~T2航站樓站區(qū)間,穿越位置地鐵為地面U型槽結(jié)構(gòu),輸水隧洞埋深16.5m,輸水隧洞距離機(jī)場線U型槽結(jié)構(gòu)凈距14.36m。東干渠輸水隧洞穿越既有軌道交通結(jié)構(gòu)和線路時(shí),工程實(shí)施過程中將會(huì)對(duì)軌道交通產(chǎn)生不利的影響,會(huì)使既有軌道交通結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定程度的變形,甚至造成列車的限速運(yùn)營,極大地影響了地鐵的服務(wù)質(zhì)量。因此,穿越方案的選擇、施工步序指標(biāo)制定以及施工中變形預(yù)測等
4、因素,對(duì)于新建隧洞穿越既有地鐵結(jié)構(gòu)和線路有重要意義。本文對(duì)南水北調(diào)東干渠輸水隧洞穿越北京軌道交通機(jī)場線方案進(jìn)行評(píng)估分析研究,對(duì)類似工程具有一定的參考價(jià)值。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)針對(duì)本工程,計(jì)算選用ANSYS軟件,建立三種盾構(gòu)穿越方案的三維有限元數(shù)值模型,分別為未采用加固措施盾構(gòu)穿越施工方案,采用注漿加固措施盾構(gòu)穿越施工方案和采用樁基托換措施盾構(gòu)穿越施工方案。數(shù)值模型計(jì)算模擬施工過程,從U型槽結(jié)構(gòu)變形、既有地鐵軌道結(jié)構(gòu)變形等方面,對(duì)三種穿越方案進(jìn)行對(duì)比,采用變形數(shù)值最小的注漿加固措施穿越方案作為最終方案。
5、(2)根據(jù)最適合本工程的穿越方案,結(jié)合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,利用相應(yīng)的數(shù)值分析方法,確定了本工程施工變形和沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。隧洞穿越施工過程中開展變形監(jiān)測,通過實(shí)時(shí)的變形監(jiān)測及數(shù)據(jù)整理分析,監(jiān)測數(shù)據(jù)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果相近。(3)總結(jié)本工程的成功經(jīng)驗(yàn),為類似工程提供了實(shí)用的指導(dǎo)方法。在類似的穿越工程方案確定時(shí),可以通過有限元計(jì)算手段對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行數(shù)值模擬,得出定性及定量的結(jié)論,用于對(duì)方案進(jìn)行比選,同時(shí)結(jié)合工程實(shí)踐確定穿越方案,保證穿越安全。關(guān)鍵詞:輸水隧洞;盾構(gòu)穿越方案;北京軌道交通機(jī)場線;結(jié)構(gòu)安全I(xiàn)AbstractAbstra
6、ctEastcanalisanimportantpartofSouth-to-NorthWaterDiversionAuxiliaryProject,thelengthofEastcanalis44.7km,thetunnelusesinglecircularsectionwithinnerdiameterof4.6m,outerdiameterof6m,andthetunnelisconstructedwithTBMmethods.TheAirportExpresslineoftheBeijingSubway
7、is28.1kmlong,fromDongZhiMenstationinthe2ndringtoBeijingInternationalairportT2andT3terminalonnortheastofBeijing.Inevitably,theshieldtunnelsoftheSouth-to-NorthWaterDiversionProjectneedtounder-crosstheBeijingAirportExpressLinesectionbetweenSanyuanqiaostationand
8、T2terminal,themetrolinestructureisU-groove,andthedepthofEastcanaltunnelis16.5m,thenetdistansebetweenmetrostructureandcanaltunnelis14.36m.Theunder-crossingworkwillbringadverseeffectstometroline.T