人防改擴建地鐵設計控制理論及其應用研究.pdf

1、隨著城市建設的快速發(fā)展，城市地下空間的開發(fā)和利用受到日益廣泛的重視，其中改造利用既有人防隧道成為城市地鐵的新思路被納入重要研究課題。與常規(guī)隧道開挖方式不同，人防隧道改建是在既有斷面基礎上進行單側和雙側擴挖形成新的地下空間，目前相關的設計理論和施工控制理論基本是空白。哈爾濱地鐵一期工程全長14.41km，基本上全段利用了既有人防隧道，其利用規(guī)模、環(huán)境復雜程度，在國內外都是罕見的。依托該項工程，本文研究了既有人防隧道改擴建地鐵的設計及控制理

2、論。
　　 在既有人防隧道改擴建工程中，必須破除原人防隧道襯砌、二次開挖、二次支護，經現(xiàn)場量測與計算分析，擴挖前后隧道支護結構變形不大，但隧道襯砌結構內力變化較大，支護結構與圍巖的相互擠壓作用強烈。由此，本文以極限平衡理論為基礎，分析了隧道擴挖前后對上方圍巖擾動產生的極限荷載，建立了適用于人防隧道擴挖的“荷載-結構”設計模型;引入“施加虛擬支撐力逐步釋放法”，分析了擾動圍巖與支護結構的共同作用，重點解決了人防隧道的擴挖中，破除原

3、人防隧道襯砌、二次開挖、二次支護階段的應力釋放與荷載轉移的數(shù)值模擬問題，建立了人防隧道擴挖“地層-結構法”設計理論。
　　 通過現(xiàn)場工藝試驗，研究了既有人防隧道改擴建預注漿加固的設計參數(shù)，將工藝試驗成果與相關數(shù)值模擬相結合，定量分析了注漿加固圈與應力場、塑性區(qū)的相關性。將工藝試驗成果提升到可定量評價的理論層次，形成了既有人防隧道擴挖預支護注漿設計方法與設計理論。將地表建筑、區(qū)域巖體、支護結構作為一個地質整體進行分析和計算，提出了

4、人防隧道擴挖施工引起建筑物損害的評價方法。
　　 遴選了地表沉降量作為既有人防隧道擴挖的主控指標，提出了“工前預測”、“工間預測”的概念，從工程管理角度、設計和控制理論方面將隧道的設計、施工、監(jiān)控量測更緊密的結合在一起。設計階段的“工前預測”以隨機介質法理論為基礎，在假定隧道斷面的不均勻橢圓化收斂形式的條件下，推導了單雙側擴挖的地表沉降量預測公式。而“工間預測”基于概率計算的方法，建立灰色—馬爾科夫鏈預測模型，將既有監(jiān)測數(shù)據(jù)導入