富水圆砾地层中泥水平衡盾构主要掘进参数K-means聚类及控制分析

摘要

新建盾构隧道近距离穿越容易引起临近既有隧道产生变形，如何依据地层条件合理设置掘进参数以控制环境变形至关重要。该文采用K-means聚类算法分析掘进参数和地表沉降之间的关联性，通过误差平方和（ESSE）对聚类质量进行度量并选取了最佳聚类簇数，对试验段现场监测数据进行聚类分析，得到3个聚类中心，最终提出了富水圆砾地层泥水平衡盾构施工最优掘进参数组合。结合实际下穿段参数设定值和既有隧道变形情况对最优参数组合进行了验证。结果表明：（1）富水圆砾地层中泥水平衡盾构施工最优的掘进参数组合为：平均扭矩2 005 kN·m、推力14 380 kN、掘进速度17.5 mm/min、进排泥浆流量差57 m³/h；（2）采取最优掘进参数组合后，近接下穿段既有隧道竖向变形控制在0.58 mm以内，达到了较为理想的变形控制效果。

关键词

盾构隧道 / 近接施工 / 掘进参数 / K-means聚类 / 既有隧道沉降 / 参数优化