饱和土隧道掘进区浅基础建筑物地基、基础和结构协同作用机理研究

Subway shield tunneling is a dynamic process actually, so dynamic sedimentation tank caused by tunnel excavation should be emphasized. That means ground settlement has influenced the building when shield tunnel excavation face has not yet reached the building foundation, which is usually neglected during shield construction, design. Considering soil loss and distortion, and consideration of building distance, base form, shield grouting filling rate, supporting pressure ratio and eccentricity ratio and other factors, this project aims to study the adjacent shallow foundation structures under the condition of metro shield tunneling. According to the interaction between subsoil and foundation, considering continuous deformation and occurrence of absciss layer, the building foundation, shallow foundation and structure of synergy model were established respectively by boit consolidation theory and the principle of minimum potential energy to reflect the tunnel excavation on building's deformation and dynamic effect of internal force, and based on which additional deformation of shallow-foundation building and its internal force calculation method was put forward. High cost of subway engineering and buildings maintenance can be reduced through the application of achievements to ensure the safety of adjacent metro construction and buildings, which has great economic benefit and social benefit.

地铁盾构掘进实际上是一个动态的过程，隧道开挖引起的应是动态沉降槽，意味着在盾构掘进的过程中隧道开挖面还未达到建筑物地基处，其引起的地表纵向变形已经对建筑物产生影响，这在施工、设计和研究过程中易被忽视。本项目拟深入研究邻近浅基础结构物工况下的地铁盾构掘进引起的土体损失及变形，同时考虑建筑物距离、基础形式、盾构注浆填充率、支护压力比和偏心率等因素的影响。在盾构隧道掘进时，根据地基与基础相互作用的实际情况，考虑连续变形和发生离层两种作用形态，分别用boit固结理论和最小势能原理，建立建筑物地基、浅基础和结构物协同作用模型，反映隧道掘进对建筑物变形及内力动态影响规律，并提出隧道掘进区浅基础建筑物附加变形和内力的计算方法。通过成果应用，能减少地铁工程高额的施工费用和建筑物的维护费用，保障地铁施工及邻近建筑物的安全，具有巨大的经济效益和社会效益。

地铁盾构掘进实际上是一个动态的过程，隧道开挖引起的应是动态沉降槽，意味着在盾构掘进的过程中隧道开挖面还未达到建筑物地基处，其引起的地表纵向变形已经对建筑物产生影响，这在施工、设计和研究过程中易被忽视。本项目结合盾构施工实例，将盾构掘进引起的土体损失视为由开挖面出土平衡引起的土体损失和盾尾间隙及注浆产生的土体损失组成，给出了修正的Sagaseta地面变形计算公式。推导了半无限空间饱和土中盾构施工切口附加推力、盾壳摩擦力和盾尾注浆压力参数变化引起的任意点超孔隙水压力计算公式。引入建筑物地基、基础与结构协同作用理论模型深入分析单线、双线平行和双圆盾构隧道纵向掘进对邻近浅基础和短桩基础建筑物的影响，得到了盾构掘进区建筑物变形规律以及内力分布规律。针对邻近建筑物盾构施工引起的土体横向位移规律，提出地表横向沉降槽曲线特征与参数公式。结合建筑物变形安全评判原则，提出盾构掘进区建筑物变形与安全控制标准，编制可视化软件“邻近建筑物隧道施工影响系统”，给出一系列合理有效的邻近建筑物的盾构施工控制技术。通过成果应用，能减少地铁工程高额的施工费用和建筑物的维护费用，保障地铁施工及邻近建筑物的安全，具有巨大的经济效益和社会效益。研究工作期间，主持国家自然科学基金项目1项、浙江省自然基金项目1项及杭州市重大科技项目1项，参与国家自然科学基金面上项目和省重点研发项目各1项。培养硕士研究生3名，发表学术论文25余篇，其中被SCI、EI检索论文15余篇。出版专著2本，授权发明专利9项，参与编写省级标准1部。曾获浙江省建设科学技术二等奖（2017，1/9）、浙江省科技进步二等奖（2016，5/11）、杭州市科技进步一等奖（2016，5/11）各1项。