左右线盾构超越施工影响下的土体变形规律研究

发布时间：2019-07-17 18:34

【摘要】：以武汉地铁3号线区间隧道工程为背景,针对右线盾构超越左线盾构施工这一工程实际,通过数值模拟与现场监测相结合的方法,研究施工过程中地表横向、纵向沉降变化以及深层土体的横向水平位移变化。研究结果表明:地表沉降与沉降槽宽度在右线盾构通过后明显增大;纵向地表在右线盾构通过前先小幅沉降,右线盾构通过后迅速沉降,当右线盾构离开监测断面40 m后沉降趋于稳定;不同深度土体的横向水平位移也不相同,最大位移发生在隧道埋深一半左右。因此,盾构超越施工对先建隧道的影响非常明显。
文内图片：图１ＦＬＡＣ３Ｄ数值模型

图片说明：后的变化规律等四个方面进行研究。１工程概况武汉地铁３号线市民之家站—宏图大道站区间穿越长江Ⅱ级阶地，区间第四系地层广泛分布，厚达４２～６３ｍ；主要穿越土层从上至下依次为杂填土、素填土、黏土、粉质黏土。区间隧道采用盾构法施工，在盾构掘进过程中对盾壳与管片外径之间的空隙同步注浆。根据岩土工程勘察报告，各土层和支护结构材料参数见表１。表１不同材料的力学参数材料类别密度／（ｋｇ／ｍ３）弹模／ＭＰａ泊松比摩擦角／（°）粘聚力／ｋＰａ杂填土１８００３．００．４３１８１０素填土１８６０４．００．４２２０１４黏土１８８０６．００．４２１５２８粉质黏土１９８０６．５０．４２２０３０管片２７００３．５５×１０４０．２２０１４年４月，左线盾构始发；２０１４年６月，右线盾构始发。２０１５年１月，左线盾构因特殊情况遭严重损坏，此时两盾构相距约１２０ｍ，盾构上方为宏图大道，，周围无重要建筑物。为不延误工期，在左线盾构维修期间，实施右线盾构超越工程。在超越施工过程中，严格控制盾构正面平衡压力、推进速度、纠偏量、同步注浆量和浆液质量，并加密监测，研究右线盾构掘进参数对土体变形及左线隧道的影响，并及时调整施工参数。超越施工完成后，持续监测直至变形趋于稳定，根据变形情况进行二次注浆。２三维数值模型模型长度为１８０ｍ，左、右边界相距８０ｍ，深度为５０ｍ。隧道埋深２０ｍ，两隧道轴线间距１５ｍ，洞径为６ｍ，管片厚０．３ｍ、宽１．５ｍ。数值计算边界条件为底部全约束、左右两侧约束Ｘ方向位移。采用摩尔－库伦模型，利用有
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图片说明：。在模拟过程中，开挖面支护压力采用０．７倍地层应力，每３ｍ一个循环，模拟断面开挖、管片安装及注浆过程。左线首先开挖，当左线掘进到１２０ｍ处时停工，右线开挖直至贯通，模拟右线盾构超越左线盾构过程中土体变形。图１ＦＬＡＣ３Ｄ数值模型３超越施工前左线盾构开挖引起地表横向沉降分析为对比超越施工前后地表横向沉降变化，在超越施工前，取隧道掘进方向Ｙ＝３０ｍ、６０ｍ、９０ｍ、１２０ｍ处进行地表横向沉降分析。左线隧道开挖稳定后地表横向沉降模拟值与实测值如图２、图３所示。图２地表沉降模拟值图３地表沉降实测值对比图２与图３可知，沉降曲线以左线隧道轴线为轴近似对称分布，隧道拱顶上方地表沉降最大，距离隧道轴线越远沉降值越小；数值计算结果与实测值较吻合，表明数值模拟可用于分析和预测盾构·４５·第１期研究报告
【作者单位】：武汉地铁集团有限公司;中国地质大学(武汉)工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(41372312) 武汉市“黄鹤英才(科技)计划”项目中国博士后科学基金项目(2014M552113) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(CUGL140817)
【分类号】：U455.43;TU433

【参考文献】