盾构隧道近接下穿既有隧道地层变形分析（论文）.pdf

·128 · 盾构隧道近接下穿既有隧道地层  变形分析 李  莹 （中国水利水电第一工程局有限公司，长春 130033） 　　 ［摘　要 ］ 以深圳地铁12号线盾构下穿隧道为研究背景，通过数值模拟分析了盾构掘进过程中地层变 形。较坚硬地层盾构下穿施工，地表沉降值不超过1 mm。既有隧道削弱了掘进对地表变形的影响，导致地 表沉降曲线在既有隧道位置出现回升。 　　 ［关键词 ］ 盾构隧道；下穿施工；地层变形；数值模拟 　　 ［中图分类号］  U 455.43　　　　［文献标志码］  A　　　　　［文章编号］  1001 -523X （2022 ）15 -0128 -03 analysis of strata deformation of shield tunnel approaChinG underpassinG existinG tunnel Li Ying 　　 ［abstract ］  Taking the shield tunnel of Shenzhen Metro Line 12 as the research background, the stratum deformation during the shield tunneling process was analyzed through numerical simulation. When the shield tunnel is constructed under the relatively hard stratum, the surface settlement value shall not exceed 1 mm. The existing tunnel weakened the influence of the excavation on the surface deformation, resulting in a recovery of the surface subsidence curve at the existing tunnel position. 　　 ［Keywords ］  shield tunnel; underpass construction; stratum deformation; numerical simulation 随着城市现代化不断推进，越来越多的地铁修建 起来，隧道施工不可避免地会出现近接的情况，为此 很多专家展开研究。 广州地铁18号采用盾构施工，下穿密集居民楼 群，章邦超等 [1]对此展开研究，以控制建筑沉降。针 对哈尔滨地铁3 号线，王继峰等 [2]对盾构下穿铁路框 架桥进行研究，期望控制结构变形。还有人研究盾构 隧道下穿围堰时，堰堤的沉降规律 [3]。 依托深圳地铁12号线，对处于坚硬的微风化变粒 岩的盾构隧道下穿既有矿山法隧道进行研究，分析地 层变形，期望指导施工，保证安全。 1 工程概况 深圳地铁12号线福永站~ 永和站区间，该盾构区 间存在盾构隧道近接穿越11 号线，盾构区间穿越11号 线对应隧道里程为DK31+960~DK31+983。 新建隧道拱顶距离11 号线隧道最近距离为 3.11 m，穿越段主要地层为微风化变粒岩，属Ⅵ级 坚石。在建12号线下穿既有11 号线平面示意如图1 所示。 福州大道 福州大道 (在建)地铁1号线 地 铁 1 号 线 地 铁 1 号 线 宝 安 大 道 宝 安 大 道 福永 图1 在建12号线下穿既有11 号线平面示意 2 数值模拟计算 2.1 数值建立 新建隧道埋深为18.25~19.25 m，新建隧道与既 有地铁11 号线的净距为3.11 m，以此确定上覆土层厚 度，向下及左右尺寸则考虑圣维南原理，最终确定模 型竖向深度为60 m。整个模型尺寸定为（ x × y × z ） 100 m ×60 m ×90 m ，其中 x 是左右方向， y 是上下方 向， z 是隧道轴线方向。盾构隧道内径为5.5 m，外 径为6.2 m，注浆层厚度取为0.3 m。新建双线隧道 的净距为11.0 m，既有地铁11 号线左、右线净距为 8.43 m。 2.2 数值模拟过程 模型建立完成后，先设置初始应力场，再进 行开挖与支护。盾构隧道掘进需先进行地层固结沉 收稿日期： 2022–03–18 作者简介： 李莹（1987—），女，辽宁锦州人，工程师，主要研究 方向为城市地铁建造。 EC??建   ?    ~   6    '   & Roads and Bridges Building Technology Development 第49 第 15 期2?8 ·129 · 降，然后清零位移场再开挖并支护既有隧道，最后 再进行新建隧道的施工。新建隧道施工模拟以 3环管 片为进尺，先开挖支护左线隧道，再开挖支护右线 隧道。 2.3 计算结果分析 计算完成后，分析新建地铁12号线下穿既有地铁 11 号线施工对地层变形的影响。当左线隧道贯通后， 左线隧道拱顶土体出现沉降，拱底土体上隆，地层的 最大沉降值为0.82 mm，最大隆起值为0.53 mm。双线 隧道贯通后，两隧道的拱顶区域土体均出现沉降变 形，拱底区域土体均出现隆起变形。地层的最大沉降 出现在左线隧道拱顶土体，数值达0.91 mm，最大上 隆出现在右线隧道拱底土体，数值达到0.50 mm。双 线隧道的掘进施工对地层的横向变形影响小。双线贯 通后，地层的+ x 和 -x 向的横向变形值均为0.18 mm， 数值较小。设定6 个分析断面如图2所示，监测zai2 盾构掘进过程中，地表的变形，监测结果如图3~图 5 所示。 分析断面3 分析断面1 分析断面4 分析断面6 分析断面2 分析断面5 图2 监测分析断面位置 根据图3 ，新建双线隧道中线所对应地表的沉降 变形值在0.32~0.33 mm ，数值较小，下穿施工对纵向 的地表沉降影响很小。曲线在沿纵向的分布上也有一 定变化，越靠近既有隧道所在位置，地表的沉降值有 一定程度的增加，但增加的数值很小。沿既有隧道左 线、右线中间轴的地表沉降分布如图 3（ b）所示，横 向地表沉降值在0.06~0.32 mm变化，沉降曲线呈V 字 形分布