• ISSN 0258-2724
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盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

马文辉 彭华 杨成永

马文辉, 彭华, 杨成永. 盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(1): 119-127. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.015
引用本文: 马文辉, 彭华, 杨成永. 盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(1): 119-127. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.015
MA Wenhui, PENG Hua, YANG Chengyong. Construction Parameters Control of Shield Tunnel Underneath Traversing Existing Dual Shield Tunnels[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(1): 119-127. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.015
Citation: MA Wenhui, PENG Hua, YANG Chengyong. Construction Parameters Control of Shield Tunnel Underneath Traversing Existing Dual Shield Tunnels[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(1): 119-127. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.015

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.015
基金项目: 

北京市自然科学基金委员会-北京市科学技术研究院联合资助项目 L150003

国家自然科学基金资助项目 51478032

详细信息
    作者简介:

    马文辉(1989-), 男, 博士研究生, 研究方向为穿越轨道交通工程安全评估, 电话:010-51687247, E-mail:mwhhr@foxmail.com

    通讯作者:

    彭华(1971-), 男, 副教授, 博士, 研究方向为穿越轨道交通工程安全评估及风险控制, E-mail:hpeng@bjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U25

Construction Parameters Control of Shield Tunnel Underneath Traversing Existing Dual Shield Tunnels

  • 摘要: 为研究盾构下穿既有盾构隧道时施工参数的合理取值,以北京南水北调东干渠工程盾构隧道穿越既有地铁盾构隧道施工为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟和现场监测数据、盾构施工参数的分析,讨论了既有左右线隧道沉降存在差异的原因,总结了控制沉降的施工参数经验,阐述了既有隧道受穿越施工扰动的沉降规律,提出并验证了盾构隧道病害整治的方法.研究结果表明:受盾构施工参数的影响,既有左线隧道沉降23.9 mm,而右线仅沉降4.8 mm,沉降差异明显,但规律基本一致;盾构施工时,土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa,严格控制同步注浆压力在0.50 MPa,二次补浆压力在0.20~0.35 MPa,曲线段适当减缓掘进速度;已投入运营的地铁维修作业时间短,宜通过化学注浆治理管片接缝和螺栓孔处的渗漏水,压力注胶充填树脂治理道床裂缝.

     

  • 图 1  穿越工程平面

    Figure 1.  Planar graph of traversing construction

    图 2  三维有限元模拟模型

    Figure 2.  3D finite element model

    图 3  盾构施工模拟过程

    Figure 3.  Simulation processes of shield construction

    图 4  既有隧道沉降槽曲线

    Figure 4.  Settlement curves of existing tunnels

    图 5  变形云图

    Figure 5.  Deformation nephogram

    图 6  隧道底板沉降时程曲线

    Figure 6.  Time-history settlement curves of tunnel floors

    图 7  自动化监测布点

    Figure 7.  Arrangement of automatic monitoring

    图 8  施工关键参数

    Figure 8.  Key parameters of construction

    图 9  既有左线隧道沉降时程曲线

    Figure 9.  Time-history settlement curve of existing left tunnel floor

    图 10  既有左线沉降槽曲线

    Figure 10.  Settlement curves of existing left tunnel in typical stages

    图 11  施工关键参数

    Figure 11.  Key parameters of construction

    图 12  既有右线隧道沉降时程曲线

    Figure 12.  Time-history settlement curve of existing right tunnel floor

    图 13  典型阶段既有右线隧道沉降槽曲线

    Figure 13.  Settlement curves of existing right tunnel in typical stages

    图 14  典型渗漏照片

    Figure 14.  Typical tunnel leakage photos

    表  1  土层参数

    Table  1.   Soil parameters

    土层名称 厚度/m 密度/(kg·m-3) 压缩模量/MPa 泊松比 黏聚力/kPa 摩擦角/(°)
    ①填土 2 1 800 32.7 8 10
    ③粉质黏土 5 1 990 7.0 0.40 28 12
    1粉土 4 1 870 7.0 0.35 20 24
    ⑤粉质黏土 6 2 000 8.0 0.34 30 15
    1卵砾石 13 2 100 40.0 0.32 32
    ⑦粉质黏土 6 1 950 12.0 0.42 50 18
    ⑧卵石 4 2 200 42.0 0.35 35
    ⑨粉质黏土 11 1 900 11.0 0.35 48 17
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    表  2  盾构结构参数

    Table  2.   Shield structure parameters

    名称 厚度/m 弹性模量/
    MPa
    泊松比 密度/
    (kg·m-3)
    盾构管片(C50) 0.30 34.50×103 0.20 2 500
    盾壳(钢材) 0.07 212.00×103 0.31 7 850
    流动等代层 0.06 0.75 0.35 2 000
    初凝等代层 0.06 1.50 0.25 2 300
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    表  3  模拟内容

    Table  3.   Simulation contents

    步序 模拟内容
    n “杀死”隧道范围内的土体单元, 在掌子面处施加土仓压力, “激活”等代层单元, 其参数为盾壳参数.
    n-1、n-2 等代层单元参数保持为盾壳参数.
    n-3~n-5 在第n-5步等代层单元后端施加向前的千斤顶推力; “激活”管片单元, 其中,在第n-3步管片单元前端施加向后的千斤顶推力.
    n-6 “杀死”等代层单元, 延径向施加注浆压力.
    n-7 “激活”等代层单元, 其参数为流动等代层参数.
    n-8 等代层单元参数更改为初凝等代层参数.
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    表  4  盾构掘进至不同位置时既有隧道沉降值

    Table  4.   Settlement of existing tunnels when shield tunnels to different locations

    mm
    既有隧道 747环 756环 767环 768环 盾尾脱离左线外缘 779环 790环 盾尾脱离右线外缘 沉降稳定
    左线 -2.2 -10.6 -18.5 -18.8 -19.7 -21.3 -21.9 -23.9
    右线 -0.1 -0.1 -0.2 -0.4 -1.6 -1.8 -3.9 -4.8
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  • 收稿日期:  2017-02-17
  • 刊出日期:  2018-02-25

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