详情

原文传递盾构近距离施工对邻近隧道的影响及控制措施研究

论文题名：	盾构近距离施工对邻近隧道的影响及控制措施研究
关键词：	交叉隧道;下穿施工;盾构法;变形控制
摘要：	随着城市轨道交通的发展，盾构隧道近距离穿越既有隧道的工程日益增加。盾构隧道施工过程中将导致土体产生扰动，改变土体原本的初始应力、位移条件，进而导致既有隧道位移与应力变化，最终可能导致出现裂缝甚至破坏。因此有必要进行深入研究盾构近距离穿越对既有隧道产生的响应，并探究在近距离穿越过程中的各类施工控制措施。本文依托某地盾构近距离上跨与下穿既有隧道，采用工程实测与数值模拟的方法研究盾构穿越既有隧道的影响与盾构施工过程中的控制措施，主要研究内容如下：　　（1）阐述盾构掘进基本工作状态与盾构工作过程中基本参数计算原理，通过线性化反推peck公式计算了由实测数据得到的土体损失相关参数。　　（2）通过工程实测采集盾构上跨，下穿既有隧道引起的土体变形及既有隧道变形与应变数据，分析得到既有隧道变形与应力分布规律。研究表明：盾构隧道将导致新建隧道处的土体卸载，进而导致既有隧道穿越处在竖向向新建隧道处移动（即上跨为隆起，下穿为沉降），两种穿越方式竖向位移数值相近。盾构下穿导致侧壁向掘进方向移动，正面侧壁应变为压、反面侧壁应变值为拉，在隧道巡视时反面侧壁出现较多宽度在1mm内的竖向裂缝；盾构上跨导致既有隧道隆起，拱顶应变为拉、拱底应变为压。　　（3）在盾构上跨与下穿数值模拟中选择位移与应力情况为研究重点，得到近距离穿越既有隧道引起土体扰动、既有隧道变形及隧道结构应力规律。研究表明：盾构在下穿既有隧道时，既有隧道位移主要表现出沉降以及向掘进方向上位移，并伴随有左右侧壁不等的差异性沉降；既有隧道应力主要表现为两面侧壁掘进方向存在应力相差2倍的偏压状态，主拉应力受位移控制在下穿段反面侧板与底板交界处应力值较大，最大值为2.37MPa，最大主拉应力分布区域与既有隧道实际开裂处一致；盾构在上跨既有隧道时，既有隧道竖向位移表现为隆起，而水平方向位移较小，既有隧道应力表现为最大主拉应力在上跨段较大，最大值为0.7MPa，而两侧拱腰掘进方向应力相差较小，主压应力在上跨段较大为6MPa以上。　　（4）在盾构施工过程中土仓压力、注浆压力、二次注浆范围、土体损失等参数变化都能对既有隧道产生一定影响。结果表明：既有隧道对各参数敏感性由大至小分别为二次注浆范围、土体损失、注浆压力、土仓压力。更多的注浆范围与控制较好的土体损失将使既有隧道位移大幅度减小，使其应力缓解至安全范围；注浆压力的增加也能很好的缓解既有隧道位移与应力集中；但土仓压力对既有隧道影响相对较小。对于既有隧道处的土体加固可以极大的缓解既有隧道的差异性位移，加固土体模量的增加与加固长度的增加对于既有隧道的位移与应力影响相当。
作者：	付顺康
专业：	建筑与土木工程
导师：	李飞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022