并行盾构隧道下穿已有隧道的数值模拟及研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuliea
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随着地铁建设的高速发展,城市建设中出现了各种地铁线路交汇的情况,新建线路下穿、侧穿既有隧道的情形经常遇到。新建隧道的近接盾构施工必然会扰动土层,致使既有隧道和土体产生变形,不利于地铁的安全运营。因此研究新建隧道的盾构施工对既有隧道的扰动至关重要。此外,以往的盾构施工的研究中倾向于新建隧道和既有隧道位置交叉,而对盾构施工与既有隧道并行前进的研究涉及的不多,而这些也是盾构施工的重要研究方向,所以本研究在实际工程中有一定价值。本文以我国西南地区某市地铁的C-W区间盾构隧道下穿出入场线隧道为研究背景,通过FLAC3D软件的数值模拟和计算,研究了盾构开挖过程中掌子面推力、注浆压力和注浆量对既有隧道的影响,并总结出本工程中最可靠的盾构参数。此外对左右两线不同的开挖顺序进行数值计算,并和监测值作比较,主要研究成果如下:(1)左线隧道盾构施工时掌子面推力在100kp以下时既有隧道沉降随着推力增大而减少,而100kp以上时推力增加既有隧道沉降基本不发生变化。右线隧道在掌子面推力为135kp以下时既有隧道沉降随着推力增加而减少,推力在135kp以上时地表发生小幅度隆起。新建隧道埋深处土压力为110kp左右,这表示左线隧道最佳掌子面推力为该深度处土压力的0.9倍,而右线的最佳掌子面推力为土压力的1.2倍。(2)注浆压力的经验值为0.2Mpa,本文以不同的注浆压力进行数值计算。得到左线盾构隧道注浆压力最佳值为0.15Mpa,右线盾构隧道为0.2Mpa。此外注浆量大小主要通过注浆层厚度体现出来,在数值计算中对注浆层赋予不同的厚度,得出左线隧道的最佳注浆层厚度为0.175m,而右线隧道的最佳值为0.225m(3)左线的开挖主要导致既有隧道的竖向沉降,右线开挖主要导致既有隧道的横向变形,在两线都开挖完毕时既有隧道表现为“竖向半径增加值大于横向半径”,隧道向椭圆方向发展。实际工程中采取的盾构开挖顺序是先左线后右线,在本研究中将实际开挖顺序和先右线后左线的顺序作比较,得出以下结论:先左线后右线顺序对既有隧道的影响较大,对地表的影响较小;先右线后左线的顺序对地表的影响较大,对既有隧道的影响较小。在实际开挖中应根据具体的周边环境选择合适的开挖顺序。
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