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盾构近接隧道施工力学行为分析            【字体:
盾构近接隧道施工力学行为分析
作者:佚名    文章来源:中国城市轨道网    点击数:    更新时间:2008-4-17



文章摘要:......


0.2 %;当推进力减小 70 %时竖向位移从隆起表现为沉降-1.278 mm,水平位移减小到-1.563mm,减小幅度大约为 80 %,从位移减小幅度上可以看出推进力是直接影响既有隧道衬砌位移变化的主要因素。       在最不利工况 P = 1 MPa 下,既有隧道衬砌的最大主压应力为-4.019 MPa。对于由素混凝土组成的既有隧道衬砌来讲,主压应力在材料允许的范围以内,因此研究主要针对不同推进力作用下,对既有隧道所产生的最大主拉应力进行分析。由计算分析可知,当推进力减小一半时,既有隧道衬砌所受最大主拉应力明显减小,减小幅度从 2.702 MPa 到2.015 MPa。当推进力减小 70 %时,既有隧道衬砌最大主拉应力减小到 1.559 MPa,并可发现既有隧道衬砌所受主拉应力数值超过 1.5 MPa 的区域明显地减小,具体为右侧隧道衬砌的拱腰部分的较大主拉应力消退比较明显,可以得出防止既有隧道衬砌开裂的一个主要措施就是要严格控制施工时的盾构机推进力参数。 3.4 轨底倾斜度分析       既有隧道为运营地铁区间隧道,在新建盾构隧道推进穿越既有隧道过程中应对既有地铁隧道轨底倾斜进行实时监测。分析时将左右两个隧道衬砌钢轨处各取两点作为结果分析的 2 个点,这主要考虑穿越过程中既有隧道衬砌截面会产生挤压或者倾斜的变形,取 2 个点来近似模拟钢轨与衬砌结合点的变形。从图 9 和图 10 中可以看出,在新建盾构隧道整体开挖过程中,2 个既有隧道轨底竖向位移差数值均在 1 mm 以内。通过模拟计算可以表明,穿越对于既有运营隧道轨底倾斜影响不是很大,但是需要注意在既有地铁隧道运营期间穿越,一定要慢,并且要连续通过。 4 既有隧道加固分析       对交叉隧道的模拟仿真结果表明,不同推进力对于既有隧道的最大主拉应力有很大的影响。由于既有隧道衬砌由素混凝土组成,使得既有隧道衬砌在盾构大推进力作用下可能产生裂缝,有必要对于既有隧道衬砌进行预加固处理。       根据地下铁道设计规范[9],采用双线既有隧道加固范围为 2 m 左右,具体为两既有隧道中间土体全部加固,隧道上方及外侧土体 2 m 左右范围加固,隧道底部即与新建盾构隧道之间的交叉土体1.245 m 范围需要加固。       从图 11 中可看出,加固前后右侧既有隧道衬砌位移随开挖变化上的规律基本一致,但是变形幅度明显下降,加固后竖向位移降为 2.728 mm,相对于加固前的下降幅度为 17 ﹪左右。加固后水平位移降为-4.852 mm,下降幅度为 34 ﹪。从下降幅度上可以看出,在同等推进力作用下加固对于水平位移的影响要远大于竖向位移,这对施工时的控制变形会有一定的借鉴作用。对于左线既有隧道,其加固前后衬砌位移的变化规律和右线基本一致。       通过计算分析,还可以得出加固后左、右侧既有隧道衬砌中部外侧最大主拉应力明显要小于加固前,而且整个隧道受盾构开挖影响的主拉应力范围相对于加固前有所减小,见表 2。 5 结 论       通过三维仿真模拟可见,新建盾构隧道的施工对于既有运营地铁隧道有一定的影响,但只要严格进行盾构施工参数的控制,并加强对新建和既有隧道的现场监测,可将新建盾构隧道对既有隧道的影响程度降到最小。       (1)当盾构向前推进时,既有隧道衬砌最大竖向位移发生在新建盾构隧道开挖到既有隧道的正下方。最大水平位移为沿盾构机前进方向,发生在盾构工作平面超过左侧既有隧道轴线 4.8 m 处。最大主拉应力和最大主压应力发生在盾构机处在既有隧道的正下方。       (2)随着新建隧道盾构机向既有隧道的推进,既有右侧隧道受开挖所影响的范围在 50 m 左右。在盾构推进的同时应加强对既有隧道受影响范围的现场监测。       (3)盾构推进力是影响既有隧道衬砌变形和受力状态的主要因素,应在施工过程中严格控制盾构机推进力参数,防止既有隧道衬砌开裂。       (4)通过模拟计算表明,新建盾构隧道整体穿越过程中对运营隧道轨底倾斜影响不是很大。但是,在穿越既有地铁隧道运营期间,一定要慢,并且要连续通过。       (5)通过对既有隧道的加固分析可知,加固后既有隧道衬砌变形幅度显著下降,且中部衬砌外侧最大主拉应力明显要小于加固前,整个隧道受盾构开挖影响的主拉应力范围也相对减小,

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