影響泥水平衡盾構(gòu)施工中變形的因素分析及其對既有隧道影響的分析.pdf

1、泥水平衡盾構(gòu)隧道施工中對地層變形影響的主要因素包括:(1)開挖面泥水壓力的設(shè)定;(2)盾構(gòu)掘進(jìn)中的姿態(tài)控制;(3)壁后注漿的方法與注漿量控制。本研究針對上海市延安東路復(fù)線隧道及西藏南路越江隧道中大型泥水盾構(gòu)施工的實(shí)際情況,分析了盾構(gòu)開挖面泥水壓力的設(shè)定、盾構(gòu)姿態(tài)控制及同步注漿對變形的影響。另外,大型泥水盾構(gòu)在施工中有時(shí)會不可避免地近距離接近既有地鐵隧道。因此,對既有地鐵隧道的變形進(jìn)行預(yù)測并提出保護(hù)措施是非常重要的,本研究另一方面是針對西

2、藏南路越江隧道近距離下穿地鐵8號線(M8)引起的變形進(jìn)行分析研究。
　　本文的主要研究成果如下:(1)引入了泥水平衡盾構(gòu)開挖面“泥水壓力比”的概念及其控制值。泥水壓力比(μ)定義為開挖面實(shí)際泥水壓力與按照靜止水土壓力加預(yù)壓計(jì)算所得的泥水壓力之比;針對西藏南路越江隧道近距離下穿既有小直徑地鐵8號線隧道的工程情況,建立了三維有限元模型,分析了泥水壓力比與地鐵隧道穩(wěn)定性的關(guān)系。結(jié)果表明,盾構(gòu)開挖面泥水壓力在靜止水土壓力附件變化時(shí)(μ=1

3、.0),對既有隧道的影響較小;而當(dāng)泥水壓力減小到極限泥水壓力附近時(shí)(μ=0.65),泥水壓力的變化對既有地鐵隧道變形有著顯著的影響。因此,在實(shí)際工程中,建議泥水壓力比μ應(yīng)控制在0.7～1.0的范圍內(nèi)為宜。(2)引入“地層損失與補(bǔ)償”的概念分析了盾構(gòu)姿態(tài)控制與壁后注漿對地面變形的貢獻(xiàn)。盾構(gòu)隧道施工中在盾構(gòu)機(jī)與管片之間存在盾尾間隙,盾構(gòu)掘進(jìn)中的方向變化與姿態(tài)控制調(diào)整會引起超挖,從而使得實(shí)際挖掘體積比理論值大,這些間隙與超挖構(gòu)成“地層損失”。

4、在實(shí)際工程中,地層損失是通過壁后注漿來補(bǔ)償?shù)?。本研究利用上海延安東路復(fù)線隧道現(xiàn)場實(shí)際數(shù)據(jù),歸納總結(jié)了盾構(gòu)姿態(tài)控制對地層損失的貢獻(xiàn),建立了姿態(tài)控制引起地層損失的定量關(guān)系。歸納總結(jié)了壁后注漿對地層損失的補(bǔ)償作用及注漿方法與注漿量控制的規(guī)律。(3)建立了三維有限元模型,在模型中用地層損失這一參數(shù)綜合考慮了盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定、盾構(gòu)姿態(tài)控制及壁后注漿等因素,對西藏南路大直徑泥水盾構(gòu)隧道下穿既有地鐵隧道的變形影響進(jìn)行了分析。計(jì)算結(jié)果表明:(a)西藏南路

5、左線越江隧道施工引起的地面沉降和既有地鐵M8線沉降最大值基本隨地層損失率呈線性增長,當(dāng)?shù)貙訐p失率為0.5％、1.0%和1.5%時(shí),地面沉降最大值分別為8.1mm、16.4mm和28.6mm,M8線最大沉降量分別為6.5mm、15.3mm和26.1mm;(b)當(dāng)左右線越江隧道地層損失率均為0.5%、1.0%和1.5%時(shí),地面沉降最大值分別為8.7mm、20.1mm和35.8mm,M8線最大沉降量分別為8.8mm、24.4mm和42.8mm