摘要
盾构隧道内废水泵房在联络通道内采用传统矿山法进行施工时，可能存在工程的造价高、工程周期长、对场地周边环境的影响大、施工安全隐患多等问题。鉴于此，本文创新性提出采用机械法在盾构隧道内修建竖井泵房，综合采用数值模拟和室内试验方法，系统研究了地铁盾构隧道内机械法修建竖井泵房的关键技术，主要创新成果如下: (1)首创性提出了解绑联络通道与废水泵房的位置关系，在地铁盾构隧道内采用机械法修建废水泵房，论述了该新工法的工艺原理和施工流程，明确了下部封底和上部接口是盾构隧道内机械法修建竖井泵房的关键技术，并依托北京地铁某区间盾构工程，通过对比各既有泵房施工方案和机械法施工的优缺点，阐述了本文工法的优势及工程应用前景。 (2)采用室内足尺试验，对机械化水下注浆封底工艺进行了探究，验证了可回收刀盘的可靠性、荷载箱筒的气密性良好以及带压注浆封底工艺具有可行性。通过对成型的封底混凝土进行注水加压检验，验证了封底混凝土的抗渗性与安全性良好。 (3)采用数值软件，探明了泵房封底混凝土的力学性能随地层水压的变化规律;根据试验设备原尺寸建立三维数值模型，封底混凝土和项管机外盾的界面为整个结构中的薄弱部位，分别按不考虑接触(封底混凝土和外盾刚性连接，完全共同变形)、考虑接触两个工况进行计算分析，指出考虑接触后，对模型计算结果影响较大，能更准确地预测接触面的受力情况;最后，探究了接触面参数的改变对数值计算结果的影响规律。 (4)采用数值软件，建立盾构隧道内向下开挖施工废水泵房的数值模型，研究结果表明:破洞施工引起上部连接处管片的最大剪应变变化最为明显，后续顶管开挖掘进等施工步骤对连接处管片的剪应变影响较小，且整个施工过程引起主隧道结构的剪应变数值也很小，隧道结构整体安全。地层水压对于隧道与泵房连接处的管片应力数值影响较大，但并不改变其分布规律，隧道轴线方向的连接处发生应力集中，且应力对于水压作用的力学响应较为敏感，施工中应注意上部连接处连接件的刚度符合要求。
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