交通基础设施的立体下穿力学行为与施工技术(精)

林宇亮，男，工学博士、博士后，中南大学（土木工程学院）教授、博士生导师、博士后合作导师，国家注册土木（岩土）工程师。加拿大不列颠哥伦比亚大学（UBC）土木工程学院访问副教授。主持和承担国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、湖南省自然科学基金项目、中国博士后科学基金项目以及企业委托科研项目50余项。在国内外公开发表学术论文100余篇，其中SCI、EI检索60余篇。出版学术专著4部，主编教材1部。授权专利30余项，软件著作权10余项。获科技进步奖励3项。主要从事岩土工程、道路与铁道工程、隧道工程等方面的教学和科研工作。

第1章 绪论

1.1 交通基础设施的顶推下穿技术

1.2 地下立体交叉隧道的施工技术

1.3 国内外研究现状

1.3.1 箱涵顶推技术与安全控制

1.3.2 交叉隧道的施工技术与扰动控制

1.4 本书主要内容

第2章 单幅矩形箱涵顶推下穿高速公路路基的力学行为

2.1 单幅矩形箱涵下穿工程概况

2.2 单幅矩形箱涵下穿工程现场监测方案

2.2.1 高速公路路面及边坡变形监测

2.2.2 门框梁和支护桩的受力变形监测

2.2.3 矩形箱涵位移监测

2.2.4 单幅箱涵表面应力监测

2.3 单幅矩形箱涵下穿工程的力学特性分析

2.3.1 路面竖向变形监测结果

2.3.2 单幅矩形箱涵竖向姿态

2.3.3 钢支护和门框梁的受力变形

2.4 单幅矩形箱涵下穿工程的三维数值模型

2.4.1 单幅矩形箱涵几何模型

2.4.2 材料参数

2.4.3 模拟工况

2.5 单幅箱涵下穿工程的数值模拟结果

2.5.1 高速公路路面沉降对比分析

2.5.2 不同工况下的路面沉降分析

2.5.3 出、入口段路基边坡变形分析

2.5.4 单幅矩形箱涵力学特性分析

2.5.5 支护桩门框梁内力与变形结果分析

2.6 本章小结

第3章 双幅矩形箱涵顶推下穿高速公路路基的力学行为

3.1 双幅矩形箱涵下穿工程概况

3.2 双幅矩形箱涵下穿工程的施工技术

3.2.1 双幅矩形箱涵顶推施工工艺与步骤

3.2.2 双幅矩形箱涵的顸推施工作业

3.3 双幅矩形箱涵下穿工程的监测方案

3.3.1 高速公路路面监测

3.3.2 双幅箱涵表面应力监测

3.4 双幅矩形箱涵下穿工程的现场监测结果

3.4.1 高速公路路面沉降

3.4.2 结构内力和变形

3.5 双幅矩形箱涵下穿工程的数值模型

3.5.1 双幅矩形箱涵几何参数

3.5.2 材料参数

3.5.3 模拟工况

3.6 双幅箱涵下穿工程的数值模拟结果

3.6.1 数值模拟与实测结果对比

3.6.2 路面及路基土体变形分析

3.6.3 箱涵周围土体应力变化分析

3.6.4 箱涵结构应力变化规律

3.6.5 支护桩受力变形分析

3.7 本章小结

第4章 矩形箱涵顶推下穿诱发沉降的分析理论与施工控制

4.1 地表沉降变形的分析方法

4.1.1 经验公式法

4.1.2 理论分析方法

4.1.3 随机介质理论法

4.2 沉降变形的实例对比

4.2.1 湖北省S439省道下穿工程

4.2.2 兴化三路东延伸段下穿工程

4.3 路面沉降曲线的基本特征

4.4 路面变形的影响因素分析

4.4.1 覆土厚度对路面变形的影响

4.4.2 顶推力对路面变形的影响

4.4.3 箱涵纠偏对路面变形的影响

4.5 箱涵下穿诱发的路面沉降控制基准

4.5.1 数值模型的建立

4.5.2 沉降变形数据拟合

4.5.3 沉降变形的控制基准

4.6 本章小结

第5章 管幕箱涵下穿机场跑道的施工力学特性

5.1 管幕箱涵下穿机场跑道工程概况

5.2 管幕法箱涵下穿机场跑道的地表沉降理论分析

5.2.1 无管幕支撑时的地表沉降

5.2.2 底排管幕支撑时的地表沉降

5.3 大断面管幕箱涵结构的数值建模

5.4 管幕箱涵下穿工程的地表沉降模拟结果与理论结果对比

5.4.1 无管幕支撑情况

5.4.2 底排管幕支撑情况

5.5 管幕支撑对箱涵顶进地表沉降的控制效果分析

5.6 管幕法箱涵下穿工程的参数分析及优化设计

5.6.1 管幕直径

5.6.2 管幕环向间距

5.6.3 管幕布置范围

5.6.4 管幕顸进顺序

5.7 本章小结

第6章 道路交叉节点明挖正交隧道的施工力学特性

6.1 交叉节点明挖正交隧道工程概况

6.1.1 工程背景概况

6.1.2 基坑支护方案

6.1.3 施工流程与关键工艺

6.1.4 地质条件

6.2 明挖正交隧道现场监测方案

6.2.1 全自动智慧监测系统

6.2.2 现场监测方案

6+3 明挖正交隧道的现场监测结果与分析

6.3.1 桩顶变形监测结果

6.3.2 隧道框架结构应变监测结果

6.4 明挖正交隧道的三维数值建模

6.4.1 正交隧道几何模型

6.4.2 单元模型与力学参数

6.4.3 施工工况模拟

6.5 明挖正交隧道的数值模拟结果与分析

6.5.1 土体变形分析

6.5.2 围护结构位移分析

6.5.3 隧道框架结构力变形分析

6.5.4 隧道框架结构应力分析

6.6 本章小结

第7章 明挖正交隧道框架结构的分析理论与影响因素分析

7.1 计算荷载与分析模型

7.1.1 计算荷载

7.1.2 荷载-结构模型

7.2 正交隧道框架结构的力学模型与受力分析

7.2.1 弹性地基上的框架结构受力模型

7.2.2 基于Winkler假定隧道框架结构底板受力分析

7.3 花园大道明挖正交隧道受力实例分析

7.3.1 计算模型

7.3.2 计算结果与分析

7.3.3 参数分析

7.4 明挖正交隧道力学影响因素及控制方法研究

7.4.1 正交试验设计

7.4.2明挖正交隧道结构力学影响因素分析

7.4.3隧道框架结构底板弯矩的影响因素分析

7.4.4围护桩最大水平位移的影响因素分析

7.4.5基底隆起变形的影响因素分析

7.5正交指标计算结果比较与工程优化

7.5.1正交指标计算结果比较

7.5.2工程方案对比与优化

7.6明挖隧道基坑支护的碳排放计算

7.6.1依托工程及碳排放计算模型

7.6.2碳排放与投资成本计算

7.6.3综合方案比选与实例分析

7.6.4参数分析

7.7本章小结

第8章交通基础设施下穿工程的现场检测与工程案例

8.1长沙市银星路下穿雷锋大道的工程检测

8.1.1银星路下穿工程概况

8.1.2隧道下穿结构检测内容

8.2徐州市快速路下穿铁路段明挖交替式施工技术

8.2.1市政快速化道路下穿工程概况

8.2.2快速路下穿铁路段明挖交替式施工流程及技术要点

8.2.3快速路下穿铁路段明挖交替式施工设备与保障

8.2.4施工技术特点

8.3娄湘公路穿越金家冲滑坡体的工程处治案例

8.3.1娄湘公路穿越金家冲滑坡工程概况

8.3.2工程处治方案比选

8.3.3明洞整治设计

8.4湘耒路穿越炮石岭滑坡的工程处治案例

8.4.1湘耒路穿越炮石岭滑坡工程概况

8.4.2整治方案选择

8.4.3悬臂式抗滑桩结合明洞式双幅箱涵的整治设计

参考文献

第1章绪论

1.1交通基础设施的顶推下穿技术

随着国家“十四五”规划的推进，我国进人入全面建成社会主义现代化强国的新阶段。统筹推进高效、安全、可靠的基础设施建设体系已成为加快现代化产业发展、推动经济优化升级的重要内容。长期以来,交通基础设施建设和运营已成为我国经济快速发展的重要支撑。但随着城镇化水平的持续增长、区域人口数量快速增长、私家车保有量急剧膨胀，既有道路基础设施已难以满足人民日常的交通出行需求。为进一步降低交通拥堵问题给经济发展带来的不利影响，需统筹推进公路网、铁路网等基础性设施的建设。

在对城市发展道路的改、扩建过程中，势必产生大量的道路交叉问题，如何处理新、旧道路交叉已成为道路建设的关键问题。在工程实践中，实现新建道路穿越既有线路主要有两种方法，即采用高架桥方式上跨和箱涵顶推下穿。为减少对既有线路的阻断，实现新建道路的纵横穿插，箱涵顶推下穿在城市美观性、施工安全便捷性等方面具有一定的优势。

顶推施工技术发展之初，下穿结构的断面形式多为圆形，因其结构受力合理、施工简单等优点在国内外得到了长足的发展，特别是在大断面、长距离、曲线路等方面积累了大量的施工经验。箱涵(隧道)结构断面分类界定可参考国际隧道协会的分类标准，如表1-1所示。

……

本书结合多个工程实践项目, 针对单幅矩形箱涵顶推下穿高速公路路基、双幅矩形箱涵顶推下穿高速公路路基、管幕箱溷下穿机场跑道、市政道路正交互通隧道异形双层结构、城市快速路下穿铁路段明挖交替式施工等方面, 对其受力和变形特性进行研究。