盾构施工对上覆管线竖向位移的影响分析

摘要

【目的】研究多因素影响下盾构隧道施工对上覆既有管线竖向位移的影响。【方法】第一阶段基于Mindlin解与盾构法隧道统一土体移动模型三维解，考虑盾构隧道施工过程中盾构正面顶推力、盾壳摩阻力、盾尾注浆压力及地层损失率四种因素对既有地铁隧道管线竖向位移的影响，得到土体竖向位移；第二阶段基于Pasternak地基模型，结合有限差分法，提出盾构隧道开挖所引起的上覆地铁隧道管线竖向位移的计算公式，分析隧道开挖面距管线水平距离12、0、-12 m三种工况下盾构正面顶推力、盾尾注浆压力及盾壳摩阻力对既有地铁隧道管线竖向位移的影响，及不同地层损失率和管线刚度对既有地铁隧道管线竖向位移的影响；最后将数值模拟结果与现场实测结果进行对比，分析在盾构开挖施工下上覆管线竖向位移的变化规律。【结果】盾构隧道施工引起的上覆既有管线的竖向位移曲线大致呈“V”形，最大竖向位移始终位于管线的中间位置。【结论】盾构掘进过程中盾构正面顶推力、盾尾注浆压力对既有管线竖向位移影响较小；地层损失率与盾壳摩阻力对既有管线竖向位移影响较大，其中盾壳摩阻力是引起既有管线两端向上微隆起的主要因素；地层损失率越大，盾构开挖引起的管线竖向沉降越显著；管线抗弯刚度越大，盾构开挖引起的竖向沉降越小。

关键词

盾构开挖 / 竖向位移 / 地层损失率 / 数值模拟 / 盾构隧道 / 管线保护