新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降分析

作     者：江杰 龙逸航 欧孝夺 邢轩伟 张探 JIANG Jie;LONG Yihang;OU Xiaoduo;XING Xuanwei;ZHANG Tan

作者机构：广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2023年第55卷第1期

页      面：313-324页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52068004) 广西自然科学基金项目(2018GXNSFAA050063) 广西重点研发计划项目(AB19245018) 

主　　题：曲线盾构隧道 新建隧道 既有隧道 镜像法 

摘      要：相比直线线路盾构施工,新建曲线盾构下穿施工引起既有隧道沉降规律更为复杂,且相关研究较少。基于两阶段分析法研究新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降。第1阶段,结合镜像法、修正Loganathan法和Mindlin解,考虑曲线盾构转弯过程中的转弯超挖间隙和弯道内外侧不平衡施工参数的影响,计算新建曲线盾构施工引起土体竖向位移的3维解;第2阶段,将土体竖向位移视为位移荷载,施加在既有隧道上,基于Pasternak地基理论和Timoshenko梁理论,构建能够同时考虑土体剪切效应和既有隧道剪切效应的既有隧道沉降控制方程,运用有限差分法对方程降阶并求解。最后,与工程实例对比验证理论和控制方程的正确性,并对影响既有隧道沉降的关键参数进行分析。结果表明:新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降槽曲线具有非对称性,最大沉降位置位于弯道内侧1~2 m处,与未考虑曲线影响的计算结果相差较大。减小掘进路线的转弯半径R0会增加既有隧道沉降,弯道内侧沉降增速大于弯道外侧,一般要求R_(0)不小于300 m;当R_(0)大于600 m时,可视作直线隧道下穿。增大刀盘直径D′会增加既有隧道沉降,沉降增加速度也随D′的增大而增大,但增大D′对沉降槽曲线的偏移程度影响较小。增大新建隧道与既有隧道竖向间距Zc会减少既有隧道沉降。