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随着轨道交通日新月异的发展,轨道线路间相互交叉、并行连接、共建等情况日益增多,新建线与既有线穿插交叠,对地下结构的施工提出了较高的要求。为了有效地控制既有结构的变形,保证既有线路正常运营,合理利用城市地下空间,目前北京开始采用密贴穿越的施工方法。采用“同步顶撑,伺服控制”的施工理念,把施工过程中的环境沉降控制变被动为主动,是一种优化的方法。 以北京地铁10号线密贴下穿1号线公主坟工程为背景,用数值模拟的方法,研究了CRD+顶撑技术密贴下穿既有地下工程的施工工法、地层适应性、抗震性能等,主要研究内容及研究结果如下: 1)基于FLAC3D软件,模拟密贴下穿施工全过程,对比全断面注浆法,格栅支护工法和顶撑工法,研究了格栅支护和顶撑力在此工程中的应用,研究表明:型钢格栅能使既有线沉降曲线趋于平缓,而顶撑力的施加及不断地动态调整,能使沉降控制在3mm范围内。 2)基于Midas/NX软件,研究了CRD+顶撑工法在不同地层下的适应性。根据地基沉降理论,计算得出新建地下结构的底板下厚约2.4m的下卧土层决定了能否采用该工法。通过总结北京不同地区的地铁车站的勘察报告,并结合了规范提供的经验方法,对北京地区的粗粒土和细粒土进行了分类,并将每一种土层参数设为新建结构底板下卧层参数。研究结果表明:当新建地下结构地基为密实或中密的砂卵石、密实的砂土和粉土或硬塑和坚硬黏土时,CRD+顶撑工法能使既有线沉降控制在3mm以内,沉降发展合理,表现为顶撑力主动可控,推荐在该类土层中使用此工法;而稍密的砂卵石和中密的砂性土通过地基加固后也能较好的控制既有线沉降;但是在稍密和松散的砂性土及承载力小的可塑粘土和稍密的粉土土层中,顶撑力施加会引起较大的沉降,顶撑作用控制不明显,不推荐在这类地层中应用。 3)在地层适应性研究的基础上,针对典型地层工况,在基岩处输入峰值加速度为0.2g的KOBE波,研究不同典型地层下既有线结构的地震响应。数值模拟的结果表明:随着底板下卧土层的由密实的砂卵石变成密实的粉土,由于动剪切模量不断降低,地震波的放大效应逐渐变得明显,粉土层工况下地表加速度放大系数最大,且新建线底板处和下穿交叉部位出现了明显的应力集中,新建线底板应力幅值的增幅较大。