配合盾构法修建三条平行隧道地铁车站的力学行为研究
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摘要
盾构施工法以其良好的防渗漏水性、施工安全快速、对周围环境的影响极小等优点，在我国城市地下铁道的建设中已成为重要的可选施工方法。而配合盾构法修建地铁车站更能做到通过盾构机的长距离应用而产生规模效益，从总体上较大幅度地降低工程造价。为此本文提出了配合盾构法，结合新奥法修建三条平行隧道地铁车站的施工方案，并采用相似模型试验和数值模拟计算的方法对这一施工方案的可行性和合理的扩挖方案以及扩挖施工力学行为进行了研究。
本文针对我国目前单线地铁区间盾构隧道直径为6m左右的现状，结合广州地铁三号线的实际情况，对配合盾构法修建三条平行隧道地铁车站方案进行研究。研究内容如下：
(1)采用数值模拟计算得出盾构隧道与中间隧道比较合理的间距；
(2)采用室内模型试验结合数值模拟计算的方法对配合盾构法修建三条平行隧道地铁车站这一暗挖车站的施工方案进行研究，得出施作中间隧道比较合理的施工方案；
(3)采用三维数值模拟分析的方法对修建中间站台隧道与盾构区间隧道之间的联络通道时各结构的力学行为进行研究。
The shield technology by its good characters against the leakage character,the safely&fast construction,small influence to the environment, has become more popular in the construction of metro tunnel. And the metro station base on the tunnel drivage by shield technology can make the construction more economily as the subway long distance that the shield dravaged.So the aricle put forward the metro station drivage method that with three parallel tunnels based in the shield tunnel with NATM.The article do the research to find the possibility and the rationality to this method through model experimentation and the math simulate in FEM. At present the single track metro shield tunnel diameter is 6m in our country,Also base on condition of the the Guangzhou NO.3 metro line,the article do the the study on mechanical behave of three parallel tunnels metro station based in the shield tunnel with NATM.
First,find the most rational distance between the shield tunnel and the middle tunnel.
Secont,do the research on the method to construct the three parallel tunnel metro station base on the shield tunnel through lab model experimentation and the math simulate in FEM,and find the best method to dive the middle tunnel.
Third, do the research on mechanical behave of the liaison cross section between the shield tunnel and the middle tunnel through 3D-FEM.
本文针对我国目前单线地铁区间盾构隧道直径为6m左右的现状，结合广州地铁三号线的实际情况，对配合盾构法修建三条平行隧道地铁车站方案进行研究。研究内容如下：
(1)采用数值模拟计算得出盾构隧道与中间隧道比较合理的间距；
(2)采用室内模型试验结合数值模拟计算的方法对配合盾构法修建三条平行隧道地铁车站这一暗挖车站的施工方案进行研究，得出施作中间隧道比较合理的施工方案；
(3)采用三维数值模拟分析的方法对修建中间站台隧道与盾构区间隧道之间的联络通道时各结构的力学行为进行研究。
The shield technology by its good characters against the leakage character,the safely&fast construction,small influence to the environment, has become more popular in the construction of metro tunnel. And the metro station base on the tunnel drivage by shield technology can make the construction more economily as the subway long distance that the shield dravaged.So the aricle put forward the metro station drivage method that with three parallel tunnels based in the shield tunnel with NATM.The article do the research to find the possibility and the rationality to this method through model experimentation and the math simulate in FEM. At present the single track metro shield tunnel diameter is 6m in our country,Also base on condition of the the Guangzhou NO.3 metro line,the article do the the study on mechanical behave of three parallel tunnels metro station based in the shield tunnel with NATM.
First,find the most rational distance between the shield tunnel and the middle tunnel.
Secont,do the research on the method to construct the three parallel tunnel metro station base on the shield tunnel through lab model experimentation and the math simulate in FEM,and find the best method to dive the middle tunnel.
Third, do the research on mechanical behave of the liaison cross section between the shield tunnel and the middle tunnel through 3D-FEM.
引文
[1] 中华人民共和国国家标准．地下铁道设计规范(GB50157-92)．中国计划出版社，1993年
[2] 中华人民共和国国家标准．铁路隧道设计规范(TBJ03-85)．中国铁道出版社，1986年
[3] 中华人民共和国国家标准．公路隧道设计规范(JTJ026-90)．人民交通出版社，1990年
[4] 铁道部基本建设总局．铁路隧道新奥法指南．中国铁道出版社，1988
[5] 中华人民共和国国家标准．混凝土结构设计规范(GB10-89)．中国建筑工业出版社，1989年
[6] 李庆华主编．材料力学．西南交通大学出版社，1994年
[7] 刘成宇主编．土力学．中国铁道出版社，1997年
[8] 关宝树、扬其新．地下工程概论．西南交通大学出版社，2001年
[9] 李志业、肖中平．地下结构设计原理与方法．西南交通大学出版社，1999年
[10] 孙钧、侯学渊．地下结构(上)．中国科学出版社，1991年
[11] 孙钧著．地下工程设计与实践．上海科学技术出版社，1996年
[12] 潘昌实．隧道力学数值方法．中国铁道出版社，1995年
[13] 孙钧、汪炳鉴编著．地下结构有限元法解析．同济大学出版社，1988
[14] 刘建航、侯学渊．盾构法隧道．中国铁道出版社，1991年
[15] 尹旅超、朱振宏、李玉珍等编译．日本隧道盾构新技术．华中理工大学出版社，1999年
[16] 施仲衡、张弥、王新杰等．地下铁道设计与施工．陕西科学技术出版社，1997年
[17] 夏明耀、曾进伦主编．地下工程设计施工手册．中国建筑工业出版社，1999年
[18] 铁道部第二勘察设计院．铁路隧道设计手册．中国铁道出版社，1995
[19] 胡万毅等．北京地铁西单车站开挖、支护技术与工艺．中国土木工程学会地下工程学会第八届年会，洛阳，1994年
[20] 韩秋官．上海地铁1号线五座车站介绍．地下工程与隧道．1993(4)
[21] 王振信．盾构法的现状与展望．地下工程与隧道．1991(6)
[22] 曾晓清、张庆贺．盾构法隧道施工技术新进展．地下工程与隧道．1995(3)
[23] W．Hochmuth．慕尼黑地铁工程的施工方法(20年的发展概况)．隧道译丛，1987(10)
[24] 朱合华等．盾构隧道施工力学性态模拟及工程应用．土木工程学报．2000年，第33卷(3)：98-103
[25] 刘维宁等．北京地铁复—八线车站施工对环境影响的预测方法与分析．土木工程学报．2000年，第33卷(4)：47-50
[26] 西淳二等．地铁施工方法的环境影响评价．倪缝春译．城市轨道交通研究．2001(2)：69-74
[27] 庄金波等．曾家坪1号大跨车站隧道施工技术．中国土木工程学会地下工程学会第十一届年会，成都，2000年
[28] 肖广智等．深圳地铁天虹车站建筑结构型式比选．中国土木工程学会地下工程学会第十一届年会，成都，2000年
[29] 罗衍俭．地铁车站方案设计中若干问题的探讨．地下空间．1998年，第18卷(3)：176-184
[30] 李惠平、夏明耀．多圆形盾构隧道衬砌结构力学性能分析．地下工程与隧道．2000(3)：18-20
[31] 朱合华等．盾构隧道衬砌结构受力分析的梁—弹簧系统模型．岩土力学．1998年，第19卷(2)：26-32
[32] 丁春林等．盾构隧道管片衬砌内力计算方法比较．地下空间．2001年，第21卷(3)：208-214
[33] 李围、何川等．地铁车站盾构法综合法技术在我国的应用前景探讨．中国土木工程学会地下工程学会地下铁道专业委员会第十四届年会，北京，2001年．中国科学技术出版社
[34] 何川、李围等．结合盾构法修建地铁车站的方案研究．中国土木工程学会地下工程学会第十二届年会，重庆，2002年
[35] 新技术．1995年
[36] (日)地盘工学会．工法调查．1997年
[37] (日)地盘工学会．设计施工．1997年
[38] (日)地盘工学会．標準示方书「工法编」·同解说．1997年
[39] (日)铁道総合技衍研究所．铁道构造物等设计標準·同解就．平成9年7月
[40] (日)铁道施设协会．设计施工指针(案)．昭和52年
[41] 铁道総合技衍研究所．工法铁道盾构法铁道实施例集(之一)．1994年
[42] J. T. Edwards, Civil Engineering for Underground Rail Transport, Botterworths, 1990
[43] JSCE Earthquake Engineering Committee, Earthquake Resistant Design Codes in Japan, 2000. 01
[44] Working Group No.2(ITA), Guidelines for the Design of Shield Tunnel Lining, Tunnelling and Underground Space Technology, 2000, Vol. 15, No. 3, 303-331
[45] E.A.Hanafy, J.J.Emery, Advancing Face Simulation of Tunnel Exavations and Lining Placement, Underground Rock Engineering, CIM Special, Vol.22, 119-125
[46] I.Yamagchi, I.Yamazaki, and Y.Kiritani, Stady of Ground-tunnel Interactions of Four Shield Tunnels Driven in Close Proximity, in relation to Design and Construction of Parallel Shield Tunnels, Tunnelling and Underground Space Technology, 1998, Vol. 13
[47] 宫野前俊一等．FEM解析施工法检讨．工学研究论文报告集．1998(11)，Vol．8
[48] 松田哲夫等．1本導坑设计法检证．工学研究论文报告集．1997(11)，Vol．7
[49] 豊里荣吉等．日本最长施工(第二神明道路小束山)．技术．1997，No．9
[50] 青木宏一等．国现状．工学研究论文报告集．2000(11)，Vol．10
[51] 藤木育雄等．计算法断面力算定关考察．工学研究论文报告集．1998(11)，Vol．8
[52] 小山幸则等．特殊条件下设计关研究．工学研究论文报告集．1997(11)，Vol．7
[53] 金子誉等．複円形中柱免震装置要求性能関考察．工学研究论文报告集．1998(11)，Vol．8
[54] Lee K M, Rowe R K, Lo L Y. Subsidence owing to tunneling. I. Estimating the gap parameter[J]. Can. Geotech.J., 1992, 29:929-940
[55] Mair R J,Taylor R K.Bored tunneling in the urban environment[A]. theme lecture to the 14th Int. Conf on SMFE[C], Hamburg, 1997, Vol. 4
[56] 李围．配合盾构法修建地铁车站的方案及实施技术问题研究．博士论文．2006．3
[2] 中华人民共和国国家标准．铁路隧道设计规范(TBJ03-85)．中国铁道出版社，1986年
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[50] 青木宏一等．国现状．工学研究论文报告集．2000(11)，Vol．10
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