施工技术
CONSTＲUCTIONTECHNOLOGY2019
年 6月
第
48 卷增刊
盾构隧道千斤顶推力对管片力学响应影响分析
郑卫
(上海隧道工程有限公司 ，上海 200032 )
［摘要 ］以上海隧道股份有限公司承建的昆明市轨道交通 2号线二期工程六甲站 —龚家村站盾构区间隧道为工程
背景
，通过 MIDAS/GTS 软件建立三维有限元非连续接触有限元模型 ，对盾构隧道推进过程中不同千斤顶推力情况
下的管片力学响应进行模拟
，并针对千斤顶推力相对于管片表现出的应力应变而产生的实际影响 ，进 行 科 学 系 统
的综合分析
。结果显示 :横向水平变形和竖直变形呈减小的趋势 ，轴向水平变形随着推力的增大而增大 ，管片的错
台量减小
;与此同时 ，由于管片环的持续推移 ，轴向水平方向由于负载千斤顶推力而引发的变形程度逐步降低 ;每
环管片的最大拉应力和最大压应力均位于连接螺栓手孔处
，因此可以推断螺栓孔位置和错台部位易发生开裂破损
现象
;值得一提的是 ，当千斤顶推力逐步递增的过程中 ，管片所能达到的最大拉应力以及相应的压应力 ，将 会 首 先
缓慢降低
，又逐渐增大 ，说明适宜的千斤顶推力有利于管片受力 ，但是推力过大会导致管片破损 。经由本篇论文所
获得的研究结果
，将能有助于针对地铁盾构进行科学有效的施工控制 。
［关键词 ］盾构隧道 ;千斤顶推力 ;衬砌管片 ;力学响应
［中图分类号 ］U455.4 ［文献标识码 ］A ［文章编号 ］1002-8498 (2019 )S1-0644-05
AnalysisofInfluenceofJackThrustonSegmentMechanical
ＲesponseinShieldTunnel
ZHENGWei
(ShanghaiTunnelEngineeringCo .，Ltd .Shanghai 200032 ，China )
Abstract :BasedontheshieldtunnelofLiujiaStation-GongjiacunStationofthesecondphaseofKunmingＲailTransit
Line2
，constructedbyShanghaiTunnelCo. ，Ltd. ，athree-dimensionalfiniteelementdiscontinuouscontactfiniteelement
modelisestablishedbyMIDAS/GTSsoftwaretoanalyzethesegmentforcesunderdifferentJackthrustduringtheshield
tunnelpropulsion.Themathematicalresponseissimulated
，andtheactualeffectofJackthrustonthestressandstrainofthe
segmentisanalyzedscientificallyandsystematically.Theresultsshowthatthetransversehorizontalandverticaldeforma-
tionstendtodecrease
，andtheaxialhorizontaldeformationsincreasewiththeincreaseofthrust ，andthestaggerednumberof
segmentsdecreases.Atthesametime
，thedeformationdegreeoftheaxialhorizontaldirectioncausedbythethrustofthe
loadjackdecreasesgraduallyduetothecontinuousmovementofthesegmentrings.Thelargetensilestressandthemaxi-
mumcompressivestressarebothlocatedatthehandholeoftheconnectingbolt
，soitcanbeinferredthatthelocationofthe
boltholeandthestaggeredplatformareliabletocrackanddamage.Itisworthmentioningthatthemaximumtensilestress
andthecorrespondingcompressivestressofthesegmentwillfirstslowlydecreasewhenthejackthrustincreasesgradually.
Itisshownthatproperjackthrustisbeneficialtosegmentstress
，butexcessivethrustwillleadtosegmentdamage.There-
searchresultsobtainedinthispaperwillbehelpfulforthescientificandeffectiveconstructioncontrolofmetroshield.
Keywords :shieldtunnel ;jackthrust ;liningsegment ;mechanicalresponse
［作者简介 ］郑卫 ，工程师 ，E-mail :453132686@qq.com ［收稿日期 ］2019-03-05
0 引言
现如今 ，城市现代化进程日益推进 ，各个城市当中
所含的建筑物逐步趋于密集
，地下管线敷设较多 ，在这
种环境条件下采用 传 统 矿 山 法 和 明 挖
、盖 挖 法 等 施 工
方式修建地铁往往有较大的局限性
，爆破影响 、施工场
地有限
、既有地面交通中断等多种因素都制约着传统
施工方法在地铁施工中的应用
。盾构法施工由于其对城市周围环 境 影 响 较 小
、施 工 安 全 性 较 高 、掘 进 速 度
快
、对环境污染较小等优势 ，已在许多地铁建设项目中
被采用
。以云南 省 昆 明 市 为 例 ，目 前 已 开 通 4条 地 铁
线路
，累计开通里程 达 119.5km ，直 至 2018 年，该 项 目
已经成功建设
72km ，并 且 此 项 目 所 涉 及 的 地 铁 隧 道 ，
均借助于盾构来进行施工 。
在此过程中 ，隧道衬砌结构实则完全通过预制管
片
，进行规范化 拼 装 所 得 。 盾构机在多个千斤顶的推
力作用下对岩土体进行开挖掘进
，而千斤顶推力的反
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力来自于已拼装完成的衬砌管片 。李强等 ［1］曾经借助
于三维弹塑性有限 元 的 作 用
，针对盾构表现出的推进
力波动
，相对于地面变形而产生的实际影响 ，进行科学
得当的细致模拟
。胡长明等 ［2］曾经以盾构机和若干管
片彼此之间所存在 的 空 间 位 置 关 系
，成功构建出科学
完善的计算模型
，作用于计算出精准的盾尾间隙变化
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