新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降分析

摘要

相比直线线路盾构施工，新建曲线盾构下穿施工引起既有隧道沉降规律更为复杂，且相关研究较少。基于两阶段分析法研究新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降。第1阶段，结合镜像法、修正Loganathan法和Mindlin解，考虑曲线盾构转弯过程中的转弯超挖间隙和弯道内外侧不平衡施工参数的影响，计算新建曲线盾构施工引起土体竖向位移的3维解；第2阶段，将土体竖向位移视为位移荷载，施加在既有隧道上，基于Pasternak地基理论和Timoshenko梁理论，构建能够同时考虑土体剪切效应和既有隧道剪切效应的既有隧道沉降控制方程，运用有限差分法对方程降阶并求解。最后，与工程实例对比验证理论和控制方程的正确性，并对影响既有隧道沉降的关键参数进行分析。结果表明：新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降槽曲线具有非对称性，最大沉降位置位于弯道内侧1～2 m处，与未考虑曲线影响的计算结果相差较大。减小掘进路线的转弯半径R₀会增加既有隧道沉降，弯道内侧沉降增速大于弯道外侧，一般要求R0不小于300 m；当R₀大于600 m时，可视作直线隧道下穿。增大刀盘直径D′会增加既有隧道沉降，沉降增加速度也随D′的增大而增大，但增大D′对沉降槽曲线的偏移程度影响较小。增大新建隧道与既有隧道竖向间距Z_c会减少既有隧道沉降。

关键词

曲线盾构隧道 / 新建隧道 / 既有隧道 / 镜像法