邻江富水砂层叠落区间泥水盾构隧道变形特征与控制方法.pdf

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

摘要

随着经济飞速发展，国家建设需求进一步提升，伴随而来的是城市空间的持

续开发，地上空间开发趋于饱和，地下空间利用率越来越高，无可避免地会出现

管线交叠的现象，叠落区间地铁盾构隧道工程也越来越常见，由于多隧道间相互

作用明显，对周围地层扰动相较于单条盾构隧道而言更大，对周围建筑物产生较

大影响，加之地下水条件影响，富水区间叠落隧道施工更为危险，因此研究富水

叠落区间盾构隧道施工过程中的地表变形规律、衬砌变形规律、施工影响因素与

控制措施十分重要。本文主要研究内容如下：

（1）依托某富水砂层叠落区间盾构隧道工程，通过ABAQUS软件建立数值

模型，模拟泥水盾构机叠落隧道掘进过程，通过现场预制监测设备获得的监测数

据对模拟结果进行对比验证，检验该有限元模型的可靠性，同时进一步探究先开

挖下线隧道后开挖上线隧道情况下，隧道施工对周围地层和衬砌管片的影响以及

上线隧道施工对下线隧道衬砌管片的影响规律，同时通过对衬砌截面变形，整合

得到隧道管片薄弱部位以及影响施工的相关参数。

（2）根据上述研究得到的相关影响因素建立对应数值模型，探究不同影响

参数的影响机理，具体的探究叠落区间盾构隧道周围地层环境、隧道相对位置、

地表荷载等因素的影响，控制其他影响因素不变分别建立相关影响因素有限元模

型，得到富水叠落区间盾构隧道施工过程中土体强度、地下水位置、隧道埋深、

隧道连线倾角、隧道间距、地表荷载对隧道衬砌和地层变形影响机理以及影响规

律，同时与之前内容得到的施工薄弱部位进行相互验证，明确主要加固部位为下

线隧道。

3

（）通过模拟步序调整、超前注浆、台车支护等控制措施，针对不同加固

措施进行优化，分别探究施工顺序、施工步序、注浆部位、注浆范围与台车支护

加固效果，同时对每一种加固措施进行进一步优化，最终结合各优化加固方案，

提出一种下线隧道线进行施工，两隧道掘进面距离十环，上下隧道均进行施工注

浆，同时采取台车支护控制施工变形的综合控制措施，并以衬砌竖向收敛、衬砌

轴线位移和地表沉降作为评价指标，量化评定各加固方法效果，发现综合加固措

施效果最好，既可以控制施工变形也可以缩短施工周期，可以满足施工需求，为

类似工程提供一定参考。

关键词：富水砂层；叠落隧道；数值模拟；变形特征；控制方法

-I-

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

Abstract

Asundergroundconstructiontechnologybecomesincreasinglymature,the

utilizationrateofundergroundspaceisgettinghigherandhigher,andtheunderground

spaceisbecomingmoreandmorecramped.Inparticular,insubwayconstruction,due

totheproliferationofhigh-risebuildings,theincreasingnumberofurbanelevated

highways,andthedevelopmentofthemunicipalpipelinenetwork,theconstructionof

newsubwaytunnelsoftenfacestheimpactofexistingpilefoundations,municipal

pipelines,andotherundergroundstructuresonthespaceofthenewtunnel.Therefore,it

isincreasinglycommontohavelong-distancecompletelyoverla