盾构隧道施工地层变形三维解及影响因素分析.pdf

现代隧道技术 盾构随道施工地层变形三维解及影响因素分析 MODERN TUNNELLlNGTECHNOLOGY 文章编号: 1 ∞9-6582(2015)01-0口7-09 DOI: 1O.13807/ki.mtt.2015.0 1.018 盾构隧道施王地层变形三维解及影响因素分析 姜安龙 (厦门轨道交通集团有限公司，厦门 361001) 摘 要文章以某区间隧道富水砂层条件下盾构施工过程为研究对象，重点考虑了盾构正面附加推力、刀盘与 土体之间的摩擦力、盾壳与土体之间的摩擦力、地层损失及盾尾同步注浆压力五方面因素的影响，建立了盾构推进力 学模型。基于 Mindlin 解.建立了考虑、同步注浆压力及刀盘摩擦力影响的地层变形三维解析解，并结合现场监测数据 和数值分析结果对其进行了验证。分析结果表明:盾构施工引起的横向地表变形曲线呈V形，纵向地表变形历时曲 线呈5形;刀盘与士体之间的摩擦力引起的地层变形曲线左右两侧呈反对称分布;盾尾同步注浆压力引起地层隆 起变形，设置合理的注浆原力并及时注浆能有效控制施工变形c 该方法得到的结果更为合理‘可用于预测盾构施工 阶段的地层变形。 关键词盾构隧道 Mindlin 解地层变形三维解析解影响因素 文献标i只码 :A 中图分类号:U455.43 力引起的土体变形公式。魏纲等[1 2.1 司应用 Mindlin 解 l 引言 导出了盾壳与土体之间的摩擦力、正面附加推力引起 轨道交通建设是 21 世纪城市地下空间开发的 的地面变形公式，结合 Sagaseta 提出的土体损失引起 重要组成部分[l)。盾构工法以速度快、适应强、工作 的变形计算公式，得到了适用于施工阶段的盾构施工 地表变形计算公式。施成华l闷基于经典的 Míndlin 弹 环境好、质量好等优点向被广泛地应用到城市轨道 性理论公式井结合随机介质理论，考虑盾构掘进的 交通建设中，但是盾构施工必然会对周围土层产生 时间一空间过程，导出了盾构机外壁与土层摩擦力 扰动，引起地层移动和变形，最直接地表现为地表沉 及盾构掘进工作面附加压力作用下隧道周边地层的 降或隆起。当地铁隧道施工引起的地层变形过大时， 就会影响到地表建(构)筑物的安全使用和正常运 变形公式。 根据上文所述，经验公式法所涉及相关参数的 营。为确保施工对周边环境的影响最小相防止工程 物理意义不太明确，且缺理论基础。对隧道开挖变形 事故的发生，须对盾构隧道施工引起的地层变形进 问题的弹性解主要集中在以下方面:基于平面问题 行有效的预测。 预测盾构施工引起地层变形的方法主要有:理 的求解简单、方便，但无法考虑施工阶段各影响因 论解析法[5-1习、经验公式法[3，4)、随机介质理论法l闷、数 素;二是基于空间问题的求解力学思路明确，太多数 值分析法{队1 町等。从现有的研究成果来看，较多学者