新建隧道下穿对既有隧道变形特征影响研究.pdf
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1、理论研究水利技术监督 年第 期:/新建隧道下穿对既有隧道变形特征影响研究邹 勇 项 艳 张著彬 潘 朝(湖北省水利水电规划勘测设计院 湖北 武汉 中工武大设计集团有限公司 湖北 武汉)摘要:为研究新建隧道下穿既有隧道时施工变形特征 依托下穿某大直径盾构隧道工程 采用现场变形监测和室内数值模拟 分析下穿施工引起的既有盾构隧道变形特征 结果表明:新建隧道的沉降曲线呈典型的“”型分布 管片接缝处会产生较明显的应力集中现象 要严格控制该软弱处的变形 受新建隧道影响 既有隧道拱顶位移大于拱底 管片拱顶向内侧位移 管片两腰向外侧位移 拱底接缝处有张开趋势 研究结果为项目实施提供参考关键词:新建隧道 既有隧
2、道 数值模拟 变形中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介:邹 勇(年)男 高级工程师:随着我国地下空间网络建设的快速发展 实际工程中不可避免地出现新建隧道下穿已有隧道的情况 既有研究表明 新建隧道在下穿既有隧道时会对既有隧道的稳定性产生较大影响 如引起既有隧道不均匀沉降以及变形开裂等工程问题目前 国内外关于新建隧道下穿既有隧道的研究方法主要包括:理论解析法、物理模型法和数值模拟方法等 林世奇等针对广州地铁某线下穿江心洲工程 采用数值模拟研究了穿江心隧道盾构施工过程中隧道管片的位移与内力变化 结果表明地层变化对隧道管片存在影响比较轻微 数值计算结果显示管片位移及弯矩值均较小 工
3、程符合规范的安全性要求 王京涛等基于物理模型相似试验 研究了盾构掘进下穿既有线运营线对地表位移变化影响 结果可为相似工程提供参考 钟彦之采用 研究了新建高速公路隧道下穿既有铁路隧道工程并提出了合理的支护措施 为相似工程提供借鉴 甘晓露等基于理论解析法 推导了考虑上浮效应的盾构下穿对既有隧道影响模型 结果表明 减小新建隧道直径可有效减小由于上浮效应造成的既有隧道隆起变形 付春青等基于数值模拟研究了近距离下穿施工对既有盾构隧道的影响并提出了纵向刚度折减的修正等效连续模型 结果表明 提出的模型与实际观测值非常吻合 证明模型的有效性 周中等基于遗传算法研究了下穿既有隧道沉降变形 提出了预测模型并与实际
4、工程进行了对比 为新建隧道下穿既有隧道的沉降预测提供了一种新的思路和方法 黄春峰等基于 离散元研究了建下穿隧道对既有隧道的影响 结果表明 既有隧道上方竖向位移和竖向应力受新建隧道开挖影响较小本文基于某下穿既有大直径盾构隧道工程 采用现场监测和数值模拟手段研究了施工过程中隧道的变形效应 研究可为类似工程提供参考 工程概况新建隧道下穿既有隧道 新建隧道和既有隧道的相互平面关系如图 所示 新建隧道与既有隧道最小间距仅为 根据钻孔资料 研究区地层如图 所示 根据现场调查及考虑研究区岩土体工程特性 新建隧道采用“台阶法 临时仰拱”施工既有隧道上覆土厚度为 衬砌为 管片 内径和外径分别为 和 考虑施工过程
5、中新建隧道下穿既有隧道可能会对既有隧道产生较大的影响 因此如何避免新建隧道施工对周围土体及既有盾构隧道产生影响及控制工程风险 是新建隧道施工的关键 现场实测数据分析图 汇总得到了 年 月 年 年第 期水利技术监督理论研究图 新建隧道与既有隧道相互位置图 研究区典型地质断面图月既有隧道竖向历程变形曲线 结果表明 由于新建隧道对既有隧道的影响主要可以分为 个阶段()超前沉降:该阶段主要存在于 年 月 年 月 当新建隧道掌子面距既有隧道距离为 倍洞径时 既有隧道变形最为明显该阶段变形占总量的 左右 但总体变形在可控范围之内()注浆沉降:该阶段主要存在于 年 月 当新建隧道施工开挖时 由于采用了住户措
6、施 沉降变形较为不明显 因此 在新建隧道时设置支护措施可有效的减小竖向沉降()下穿变形:整个断面开挖的过程中 由于扰动较大 因此既有隧道产生了很大的变形 且沉降速度也比较块()稳定变形:土体固结稳定后 变形量和变形速度明显减小图 汇总得到既有盾构隧道纵向变形曲线 结果表明 隧道沉降曲线为“”字型 新建隧道下穿既有隧道导致的既有隧道最大变形量为 但由于施工影响 既有隧道的变形曲线并非完全对称 此外 既有隧道在新建隧道上方产生一定的隆起 可能是由于隧道注浆加固时造成的地层刚度突然增大导致的图 既有隧道竖向变性曲线图 既有隧道断面沉降曲线 数值模拟计算分析 模型建立在现场监测分析的基础上 本文采用
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