近距离下穿盾构隧道对上覆运营地铁隧道的影响研究_杨春山

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盾构隧道近距离下穿对既有运营隧道影响

盾构隧道近距离下穿对既有运营隧道影响摘要：近年来城市轨道交通建设发展迅速，为人们出行带来极大便利.人口聚集的大城市如上海、北京、天津、广州、深圳等已形成复杂的地下交通网络，穿越既有隧道成为隧道建设的新常态,而新建盾构隧道近距离多次下穿施工会对既有隧道产生扰动致使其变形、应力叠加,进而影响既有线的安全运营.关键词：盾构隧道；近距离下穿；既有运营隧道；影响1盾构隧道下穿既有运营铁路的问题情况1.1地表和结构物沉降问题研究盾构隧道施工势必会对周围岩土体产生一定的扰动，造成地表沉降或隆起。

目前学术界通常采用数值模拟和现场监测数据相结合的方法，对地表沉降量的大小和施工对地表沉降的横向影响范围进行研究。

1.2主动加固方案效果评价针对盾构隧道下穿的各种类型的铁路结构物，学者和技术人员根据具体工程情况，采用了具有针对性的加固方案。

2盾构隧道下穿施工的影响分析2.1既有隧道拱底隆沉规律分析(1)两次下穿施工造成既有线发生不均匀沉降，最终沉降曲线均呈现不对称的双峰式，最大沉降位置为新建两线中间偏向第二次下穿施工的轴线位置.(2)第一次下穿施工(右线)时，当切口环距既有上行线轴线底部7.2m,由于盾构机的土舱压力对前方土体产生挤压，底部各测点呈现隆起状态；当切口环到达既有上行线正下方时既有隧道发生沉降，最大沉降位于右线轴线正上方，最大沉降为2.6mm,约占第一次下穿完成时最终沉降的80.5%;随着盾构机继续向前掘进，各测点继续沉降，但沉降幅度逐渐减小；第一次下穿完成时最终沉降达到3.23mm,约占最终沉降的40.2%.(3)第二次下穿施工(左线)时，当切口环距既有隧道7.2m时整线均隆起，隆起最大位置为新建左线正上方；当切口环到达既有隧道正下方时整线呈沉降状态，最大沉降为6.92mm,约占最终沉降的86.1%;随盾构机切口环继续向前掘进沉降继续增加，但沉降幅度有所减缓；两线施工完成时最大沉降为8.04mm.(4)下行线的最终沉降略小于上行线，而最大隆起略大于上行线；但最大隆起、沉降位置与上行线一致.当切口环通过既有下行线轴线底部7.2m时，下行线达到最大隆起；当切口环通过既有下行线轴线底部21.6m时，既有下行线最大沉降达到最终沉降的87%,最终沉降的最大值为7.1mm.2.2土舱压力对既有线沉降的影响（1）隧道工程的沉降不仅与土罐压力的大小密切相关，而且随着土罐压力的增大，营业线的最终沉降量先增大后减小。

盾构下穿施工对隧道影响的数值模拟分析

专业知识分享版使命：加速中国职业化进程摘要:针对某盾构隧道下穿既有地铁暗挖隧道的施工力学行为进行了三维有限元数值模拟分析。

研究结果表明: 在盾构推进至距既有隧道边缘3 m 前，隧道会发生隆起，且在此位置时隆起量最大，之后开始沉降，在盾构将要穿出既有隧道时，沉降增量最大; 隆起量随盾构推力和既有隧道刚度增大而增大，而沉降量与之相反; 盾构下穿时，既有隧道结构横截面上会产生扭转，扭转角的大小随盾构推力增大而增大，随既有隧道刚度增大而减小。

为确保下穿过程上方隧道的结构安全和列车的正常运行，在距既有隧道边缘 3 m 时采取措施控制盾构推力和提高既有隧道周围土体的强度非常有效。

关键词:隧道盾构下穿数值模拟竖向位移横向扭转随着城市地下轨道交通的发展，下穿既有线路的情况时有发生。

由于新线穿越既有线不可避免地会引起既有隧道结构产生附加应力和沉降，而地铁运营又对既有线的轨道变形有非常严格的控制标准，依据《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》，运营隧道结构水平和沉降最大位移应＜ 20 mm;根据《铁路线路维修规定》，轨道纵向每 10 m 的沉降差应＜ 4 mm 。

因此这类下穿工程对既有地铁的安全形成了严峻的考验。

分析盾构下穿既有隧道的力学行为是非常必要的。

姜忻良、赵志明等［1］用理论推导的方法，提出隧道开挖时，上覆土在不同深度处的沉降计算公式; 汪洋、何川等［2］利用模型试验和数值分析的方法，并考虑了隧道纵向和横向刚度的折减得到围岩、净距、推力对上覆隧道的位移和附加应力的分布规律; 文献［3-5］利用三维数值模拟的方法提出下穿盾构的推进与上方近接隧道结构位移的关系; 陈越峰、张庆贺等［6］通过数值模拟及实测数据的反馈，找出了上覆隧道的沉降规律; 张海波、殷宗泽等［7］运用三维数值模拟的方法得出上、下隧道间的距离和相对位置对彼此的影响。

本文以某盾构隧道下穿既有暗挖隧道工程为背景，采用有限元软件建立三维数值分析模型对盾构下穿既有隧道全过程进行动态模拟。

近距离下穿运营地铁隧道的关键技术

近距离下穿运营地铁隧道的关键技术
周明亮;白雪梅
【期刊名称】《都市快轨交通》
【年(卷),期】2011(024)003
【摘要】深圳地铁2号线福田至市民中心盾构区间下穿运营的地铁4号线,结合盾构法区间隧道工程实例,对车站端头井和既有隧道两侧土体加固技术、车站洞门密封技术、近距离隧道掘进模式和参数的选择进行分析和说明.
【总页数】6页(P89-94)
【作者】周明亮;白雪梅
【作者单位】中铁二院工程集团有限责任公司,成都610031;北京城建设计研究总院有限责任公司,北京100037
【正文语种】中文
【中图分类】U455.43
【相关文献】
1.近距离下穿盾构隧道对上覆运营地铁隧道的影响研究 [J], 杨春山;莫海鸿;陈俊生;李亚东;侯明勋
2.MJS工法在砂卵石地层盾构近距离下穿运营地铁隧道的应用 [J], 周朋
3.探讨地铁隧道近距离下穿既有车站施工技术 [J], 李春英
4.盾构近距离下穿运营地铁隧道同时接收施工技术 [J], 耿传政
5.新建隧道近距离下穿既有地铁隧道的变形控制分析及技术措施 [J], 姜叶翔
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地铁盾构隧道穿跨越施工对既有越江隧道的影响机理及控制指标研究

地铁盾构隧道穿跨越施工对既有越江隧道的影响机理及控制指标研究随着上海市地下空间的逐步开发和利用,越来越多的地铁盾构隧道不可避免地会临近既有地下建构筑物施工。

新建地铁盾构隧道穿跨越越江隧道施工是近接施工的一个典型例子。

本论文分别采用离心模型试验、数值模拟以及理论分析的方法研究了新建盾构隧道施工对下卧和上覆越江隧道的位移及内力的影响。

并对越江隧道纵向不均匀位移的控制指标值进行了研究。

本论文研究的主要创新性内容和成果如下:1)应用离心模型试验模拟了新建盾构隧道上跨越江隧道施工的过程。

研究了新建隧道的施工过程对越江隧道隆起位移、纵向内力以及周围土体孔隙水压力的影响。

定量化地分析了越江隧道的位移及内力与地层损失率及注浆率之间的关系。

试验结果表明:○1当新建盾构隧道开挖时,越江隧道的隆起位移及纵向内力增大,当新建盾构隧道注浆时,越江隧道的隆起位移和纵向内力减小;○2随着地层损失率及注浆率的增大,越江隧道的隆起位移及纵向内力近似线性地变化;○3越江隧道沿纵向的隆起范围至少可以达到距新建盾构隧道轴线3 D(D代表越江隧道的直径)的地方;○4在新建盾构隧道的施工过程中,越江隧道周围土体的孔隙水压力变化较小。

2)采用有限元数值分析的方法对影响离心模型试验结果的因素进行了参数分析,这些参数主要包括越江隧道的纵向刚度、新建盾构隧道和越江隧道之间的竖向净距、土体的弹性模量。

通过研究可得:○1随着越江隧道的纵向刚度、两隧道之间的净距以及土体弹性模量的增大,越江隧道的最大隆起位移逐渐减小,最小曲率半径逐渐增大;○2土体弹性模量的变化对越江隧道竖向隆起范围的影响最大;○3越江隧道的最大隆起位移对土体弹性模量的变化最为敏感,越江隧道的最小曲率半径对其自身纵向刚度的变化最为敏感。

3)用理论分析的方法研究新建盾构隧道下穿施工对越江隧道的影响。

将越江隧道模拟为Winkler地基上的Timoshenko梁,推导了越江隧道沉降的控制微分方程,并给出了方程的解析解。

浅议地铁盾构隧道重叠下穿施工对上方已建隧道的影响

浅议地铁盾构隧道重叠下穿施工对上方已建隧道的影响作者：蔡智宇来源：《城市建设理论研究》2013年第25期摘要：随着时代的发展和社会经济的进步，城市化进程在逐步的加快，城市地铁的发展速度越来越快，那么就需要进一步的开发和利用地下空间；在这种情况下，各种形式的近接施工就不可避免；其中，非常常见的一个问题就是重叠下穿隧道施工。

本文简要分析了地铁盾构隧道重叠下穿施工对上方已建隧道的影响，希望可以提供一些有价值的参考意见。

关键词：盾构隧道；重叠；等效刚度中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1、工程概况广州地铁三号线某盾构隧道，区间有着很长的距离，沿途既有大片农田，又有着密集的地面建筑物，其中，盾构隧道右线区间全长为2500米，盾构隧道左线区间全长为2300米。

盾构区间隧道埋深为2D，D指的是衬砌管片环外直径，主要位于中风化和微风化岩层内，围岩风化带层位有着十分大的起伏变化。

隧道进出口段是淤泥地层，这些淤泥接近于饱和，并且容易液化，容易出现塌方、流砂以及流泥等问题，软土容易触变，自身结构性不好；泥岩和粉砂质泥容易风化和开裂，遇到水会软化。

区间盾构隧道衬砌管片环的制成材料是C50钢筋混凝土，管片环外直径为5000毫米，内直径为4500毫米，管片厚度为350毫米，幅宽为1000毫米。

管片结构由1个封顶块、2个邻接块和3各标准块给构筑成衬砌环。

2、研究内容依据研究地铁区间盾构隧道穿越地层地质情况，采用了满足几何相似比为1比40和容重相似比为1比1的室内相似模型试验，来研究了新建盾构隧道施工所引起的上方已建重叠隧道的纵向变形、纵向附加弯矩和轴力来进行研究，采用室内相似模型试验和三维有限元数值计算相结合的研究手段，来对比验证了新建盾构隧道施工所引起的已建上方隧道横向变形和附加内力的影响。

土体相似材料：依据各个地层土体特性以及地质勘探结果来配置土地相似材料，具体来讲，考虑的因素主要这些，土体容重、凝聚力、内摩擦角、泊松比和弹性模量等等。

盾构法修建正交下穿地铁隧道对上覆隧道的影响分析

ＦＡＮＧｎＹｏｇ，ＨＥＣｈｕｎａ
（ｐｒｍｅｔｏｎｅｎｄｒｒｕｄＥｎｉｅｒｎＤｅａｔｎｆＴｕｎｌｄＵｎｅｇｏｎｇｎｅｉｇ，ＳｕｈｓｉｏｏｇＵｎｖｒｉａｏｔｗｅｔＪａｔｎｉｅｓｔｙ，Ｃｈｎｄ１０，Ｃｈｎ）ｅｇｕ６０３１ｉａ
维普资讯
第２９卷第２期２００７年４月
铁
道
学
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Ｖ０．Ｎｏ２１２９．Ａｐｉｒｌ２７ＣＨＩＮＡＲＡＩＡＹＯＣＥＴＹＬＷＳＩ
中图分类号：Ｕ４５４５．３文献标志码：Ａ
ＡｎｌｓｓｏｎｌｅｃｆＵｎｅｃ０ｓｎｕｗａａｙｉｆＩｆｕｎｅｏｄｒｒｓｉｇＳｂｙ
ＳｉｌｎｎｌｎｎｔｕｔｏｎｔｅｌｉｇＴｕｎｅｈｅｄＴｕｅｉｇＣｏｓｒｃｉｎｏｈｅＯｖｒｙｎｎｌ
力出现先 “ 载 ” 后 ” 载 ” 再 “ 载 ” 特点，加、卸、加的同时该处的纵向弯矩不断增大，在隧道底部产生较大拉应力。本并
文所研究的内容可为类似工程的施工提供参考。关键词：构法；穿隧道；限元分析；观各向同性盾下有横
ＳｈｅｄｔｎｅｉｆｅｔｔｅｓｉｇｔｎｅｉｖｔｂｌＢｙｉｌｕｎｌｎｇａｆｃｓｈｅｘｉｔｎｕｎｌｎｅｉａｙ．ｍｅｎｏＤ－ａｓｆ３ＦＥＭ，ｔｒｃｓｏｄｅｃｏｓｎｈｅｐｏｅｓｆｕｎｒｒｓｉｇｓｅｄｔｎｎｅｏｔｕｃｉｎｉｉｈｉｌｕｌｃｎｓｒｔｏｓｓｍｕｌｔｄａｈｅｃａｉｇｌｗｓｏｉｐｌｃｍｅｔａｅｎｄｔｈｎｇｎａｆｄｓａｅｎ，ｄｅｏｍａｉｎａｄｉｅｎａｏｃｓｆｒｔｏｎｎｔｒｌｆｒｅｏｈｘｓｉｕｅｒｎａｙｅ．Ｔｈｎｔｒｃｉｎｂｅｗｅｎｔｈｅｄａｄｓｇｅｓａｒｎｓｅｓｓｔｏｃｆｔｅｅｉｔｎｇｔｎｎｌａｅａｌｚｄｅｉｅａｔｏｔｅｈｅｓｉｌｎｅｍｎｔｎｄｔａｖｒｅｉｏｒｐｉｃｒｃｅｉｔｃｈｅｓｇｅｔｕｔｒｒａｎｉｏｃｎｓｄｒｔｏｎｉｈｈａａｔｒｓｉｓｏｆｔｅｍｎｔｓｒｃｕｅａｅｔｋｅｎｔｏｉｅａｉｎｔｅｍｏｄ１ｅ．Ｔｈｅｒｓｔｈｏｔｔｔｒｅｕｌｓｓｗｈａｈｅｅａｅｒｉｈｅｅｓｉｇｔｎｎｅｆｅｅｉｌｓｔｌｍｅｔｎｄｎｏｎｉｏｒｌｔｒｌｄｓａｅｎｎｄｔｒｉｐｐａｎｔｘｉｔｎｕｌｄｉｆｒｎｔａｅｔｅｎ，ａｎｕｆｍａｅａｉｐｌｃｍｅｔａｏｓｏｎ，ａｈｅｎｄｔｙｒａｈｔｉａａｕｓｏｎｔａｅｏｙｍｅｒ．Ｏｎｔｅｓｍｍｅｒｃｌｐａｅｃｈｅｒｐｅｋｖｌｅｈｅｐｌｎｆｓｍｔｙｈｙｔｉａｌｎｅ，ｔｅｏｒａｉｎａｄｉｅｎｌｆｃｈｅｄｆｍｔｏｎｎｔｒａｏｒｅｏｆｔｅｓｇｅｔｘｒｅｃｅｅｅｏｏａｉｇ。ｕｎｌａｉｇａｅｏａｎｈｅｍｎｓｅｐｅｉｎｅａｓｑｕｎｃｆｌｄｎｏｄｎｎｄｒｌｄｉｇ．Ａｔｔａｅｔｍｅ。ｌｎｇｔｄｉａ — ｈｅｓｍｉｏｉｕｎｌｍｏｍｅｓｇｒｗｏｉｎｔｏｕｐｃｎｔｎｕｏｌｎｔｅｓｍｅｐｌｃｓａｅｔｔｎｓｌｔｅｓｓａｐｅｒａｈｅｂｏｔｕｓｙｉｈａａｅｎｄｇｒａｅｉｅｓｒｓｅｐａｔｔｔｏｍｆｔｅｅｓｉｇｏｈｘｉｔｎ

盾构隧道下穿对既有隧道影响分析

盾构隧道下穿对既有隧道影响分析摘要：新建隧道下穿既有盾构隧道，必然会引起既有隧道不均匀变形。

以青岛地铁6号线为背景，建立了三维有限元计算模型，研究了盾构隧道下穿施工对既有隧道的影响。

研究结果表明，对于盾构施工下穿既有隧道，应着重监测与施工方向平行管道的沉降，并做好相应的沉降控制措施。

关键词：下穿；盾构隧道；开挖；沉降1引言随着城市地铁建设的迅速发展，地铁线网越发复杂。

密集的地铁网的建设中新建盾构隧道势必穿越既有的管道线路，如何保证新建隧道能够顺利下穿既有管道线路，并确保既有管道线路的结构安全，目前无法从理论层面，且存在三大核心问题，即：既有隧道变形规律不清楚，控制标准不全面，施工措施不可靠，上述三类问题是目前隧道领域内普遍面临并急需解决的核心难点[1-3]。

现有的研究方法主要有理论计算、数值仿真以及经验模型和现场监测，数值模拟法因其操作方便，投资小而被广泛应用。

刘树佳等[4]建立了三维弹塑性模型，对上海地铁11号线上跨、下穿既有4号线的多线叠加复杂工况进行了研究。

江华等[5]将有限元数值模拟计算结果与现场监测数据对比，对深圳地铁隧道上跨施工对既有线引起的变形进行了研究。

赵宇鹏等[6]将现场监测与数值模拟法相结合研究了昆明两层四线叠交的特殊地铁施工工况，研究结果表明新建隧道与既有隧道的影响与两隧道夹角成反比。

鉴于上述问题陈述，现以青岛地铁6号线江山路为附近路段为研究对象，运用有限元软件ABAQUS模拟盾构施工过程，探究施工过程中新建盾构隧道对既有管道变形的影响，从而更好的指导了施工过程并为该类施工提供了参考依据。

2工程概况青岛地铁6号线江山路两侧地下水管众多，埋深约1~3m。

附近主要管线有雨水管、砼雨水管、铸铁上水管、钢燃气管。

盾构下穿既有管道段里程为：ZDK36+364.525~ZDK37+655.262，盾构隧道所处区域地处为微风化凝灰岩层。

3数值模拟为了较好地模拟盾构隧道下穿施工过程对既有管道的影响，同时考虑所建模型的合理性，在满足研究目的的条件下，根据研究内容对所建模型进行适当简化处理。

地铁隧道下穿施工对既有运营隧道的影响分析

１研究背景
随着城市地铁建设规模的不断扩大，线路交叉、近接在所难免，新建地铁常常会遇到穿越既有地铁隧道或其他隧道的工程难题。由于邻近既有隧道的影响，加之既有隧道施工时对地层已经产生了一定扰动，在这样的围岩中新建地铁隧道时，地层应力状态较初始施工时更为复杂及不确定；同时新建地铁隧道的施工必然会对既有隧道产生影响，会对其周边围岩产生扰动，从而引起其周边应力重分布，导致邻近既有隧道的变形和内力发生变化［１］。一旦变形或内力超过允许值，就会对既有隧道的正常运营产生威胁。
近年来，一些国内外学者已就新建地铁隧道施工对既有运营隧道的影响进行了分析研究。日本在１９９８年编写颁布了《接近既有隧道施工对策指南》，分析了近接工程施工的注意事项及区分了各种间距的影响大小；中国台湾地区在新建隧道对既有隧道管片的影响方面进行过相关研究，以数值模拟和现场实际量测为主，这为该地区相关的类似工程提供了较为可靠的参照［２－３］；郭栋依［４］据北京地铁隧道十号线下穿既有的地铁车站为工程背景，采取数值模拟与现场实测相结合的方法，研究了立体交叉隧道的新建隧道施工对既有隧道的影响因素，并提出了具体的预加固方案；仇文革系统的提出了地下工程
本文以重庆轨道交通４号线与既有３号线隧道交叉区段为工程背景，利用有限元软件动态模拟新建隧道开挖过程，综合考虑开挖方法、支护情况、两洞掌子面间距和每次开挖进尺各参数，分析新建隧道施工对既有隧道的影响，为以后处理类似工程问题提供参考。

盾构隧道下穿既有地铁车站施工影响及控制措施研究

盾构隧道下穿既有地铁车站施工影响及控制措施研究摘要：目前，我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，盾构下穿施工引起地层位移场和应力场的改变，进而导致既有高铁隧道结构变形和附加内力；覆土厚度、净间距、围岩条件及施工参数均会影响盾构下穿施工，而对于既定的工程来说，应重点考虑施工参数的影响。

分析、总结了国内外相关标准和和类似工程经验，初步制定了轨道不平顺管理值、隧道结构变形和应力增量三个方面的控制标准，以确保高铁线路运营和隧道结构安全。

关键词：盾构隧道；下穿既有；地铁车站；施工影响；控制措施引言随着国民经济的飞速发展，城市化进程逐步加快，人日密度大、交通拥堵、交通污染严重以及能源土地资源有限等问题成为城市发展面临的日益严峻的问题，大力发展、利用地下空间成为解决这一问题的有效途径。

城市地铁以具有快速、安全、客运量大等优点而得到了空前发展。

1工程概况某地铁7号线建设三路站—耕文路站区间出7号线建设三路站后，下穿既有2号线建设三路站。

7号线建设三路站主体结构为地下三层双柱三跨矩形框架结构，采用明挖顺作法施工，基坑标准段深25.6m，盾构井段深27.4m，围护结构采用1m厚地下连续墙，墙长约49m（标准段）/52m（盾构段）。

本站东端头为建设三路站—耕文路站区间盾构吊出井。

既有2号线建设三路站为地下二层车站，车站覆土约2.75m，底板埋深约16.46m；车站顶板厚0.9m，中板厚0.45m，底板厚1m，侧墙厚0.6m；围护结构为0.8m厚地连墙，墙长32m。

2号线区间右线围护结构采用玻璃纤维筋，预留了隧道下穿条件。

左线未预留下穿条件，地连墙配筋为HRB400E32+E28并筋@200mm，且左右线各有1根格构柱侵入区间隧道范围，格构柱型钢插入桩内3m，在隧道开挖范围之外。

格构柱为桩径800mm、C30混凝土，内置12根HRB400E25钢筋。

下穿地段地层主要为淤泥质黏土夹粉土，地层较差，含有机质、腐殖质及云母碎屑，偶见贝壳碎屑。

盾构隧道下穿地铁车站影响分析及控制措施

盾构隧道下穿地铁车站影响分析及控制措施目录一、内容简述 (2)1. 研究背景与意义 (2)1.1 工程背景介绍 (3)1.2 研究缘由及必要性 (4)2. 研究范围与目标 (5)2.1 研究范围界定 (6)2.2 研究目标设定 (7)二、盾构隧道下穿地铁车站现状分析 (7)1. 工程概况 (8)1.1 工程基本资料 (9)1.2 施工环境与条件 (10)2. 盾构隧道与地铁车站关系分析 (11)2.1 相对位置关系 (13)2.2 交互影响分析 (14)三、盾构隧道下穿地铁车站影响分析 (15)1. 对地铁车站结构的影响 (16)1.1 应力应变分析 (16)1.2 结构安全性评估 (17)2. 对地铁运营的影响 (19)2.1 运营安全分析 (20)2.2 列车运行干扰分析 (22)3. 对周围环境的影响 (23)3.1 地面沉降与隆起分析 (24)3.2 周边建筑物及设施影响评估 (25)四、盾构隧道下穿地铁车站控制措施研究 (27)1. 施工前的准备工作 (28)1.1 地质勘察与风险评估 (29)1.2 施工方案设计与优化 (30)2. 施工过程中的控制措施 (31)2.1 盾构掘进参数控制 (32)2.2 现场监测与反馈机制建立 (34)3. 对地铁车站结构的保护举措 (35)3.1 结构加固与保护措施实施 (36)3.2 应急处理预案制定 (37)五、案例分析与实践应用探讨删去此处小标题为简化版文档 (38)一、内容简述随着城市交通的不断发展，盾构隧道作为城市地下交通建设的重要手段，其施工过程中不可避免地会对周边环境产生影响，特别是下穿地铁车站时，可能对地铁结构的安全性和稳定性造成威胁。

开展盾构隧道下穿地铁车站的影响分析及控制措施研究具有重要意义。

本文首先介绍了盾构隧道下穿地铁车站的研究背景和意义，然后通过理论分析和数值模拟方法，系统研究了盾构隧道下穿地铁车站的施工过程、影响因素及施工风险。

浅埋暗挖隧道近距施工引起的上覆地铁结构变形问题进行讨论

浅埋暗挖隧道近距施工引起的上覆地铁结构变形问题进行讨论此次研究主要围绕浅埋暗挖隧道近距施工引起的上覆地铁结构变形问题进行讨论，希望能够对相关人员起到参考性价值。

标签：浅埋暗挖隧道;地铁结构变形随着我国城市化建设的飞速发展，多数地区都开始兴建地铁交通。

然而新建隧道施工会干扰地铁结构。

因此在确保地铁安全性前提下，需要对现有地铁变形情况进行控制。

如果地铁出现较大变形情况，将会使轨距，隧道净空以及軌面标高无法满足当前列车行驶需求，还会对地铁交通造成极大影响。

所以，近接施工已经成为地铁施工中风险等级比较高的工程。

对隧道施工所造成的地下结构变形问题进行分析具有重大现实意义。

1、地铁工程案例分析此次所研究的新建4号地铁线某站单层段垂直下穿现有3号线车站。

地铁的车站结构为钢筋混凝土矩形框架结构，宽度和高度分别在18.6m和6.74m，每相隔27m设置变形缝。

在对该地铁结构进行检测，结果显示，结构耐久性有所下降，存在细小裂缝，其余部位均良好。

在该地铁工程中，可以将现有地下结构变形情况划分为两个部分，其中一部分为旁侧施工引起结构的变形一般是不均匀沉降，结构自身整体变形效果基本上可以忽略。

在工程开始之前，在不考虑现有地下结构变形，注浆加固和管棚施工所造成的抬升作用。

需要按照工程实施进度简化施工过程。

2、现有地下结构整体变形规律分析2.1上覆地层变形规律分析在分析上覆地层变形规律时可以应用Peck公式，单洞隧道开挖所导致的地表沉降为在上述公式中，s（x）表示地表沉降数值;A表示开挖面积;V1表示地层损失率，i表示沉降曲线对称中心到曲线拐点的距离。

2.2地层沉降损失率分析通过表1数据能够看出，地层损失率在0.116%至0.180%之间。

由于新建隧道支护采用型钢材料，再加上各导洞的开挖面积比较小，可以对隧道洞周边收敛情况进行控制，所以地层损失率处于低水平状态。

在开挖期间，前四步施工期间主要应用临时钢支撑，能够起到支撑作用，提升支护体系刚度，还能够明显控制隧道收敛变形的作用，地层损失率数值逐渐下降。

盾构隧道下穿地铁施工对地铁隧道结构的影响

盾构隧道下穿地铁施工对地铁隧道结构的影响摘要：为确保盾构安全顺利下穿地铁运营隧道，避免下穿过程中引起运营隧道过沉降，影响既有线运营安全。

以城际盾构隧道下穿广州既有地铁某区间为工程背景，对下穿各工况进行了有限元分析。

研究结果表明：通过采取一定施工措施，可有效减小运营隧道的机构沉降；有限元分析也能较好地预测既有隧道结构的沉降变形。

研究结果具有一定的工程实用价值，可为国内外类似工程提供借鉴。

关键词：盾构施工；运营隧道；变形规律1、引言随着城市建设的快速发展，城市轨道交通系统网络密布城市地下空间。

为了提高地下空间的利用率和线网规划的需要，新建盾构隧道和既有的地铁隧道之间相互穿越的工程问题也日益增加。

盾构隧道下穿地铁隧道时，安全控制等级要求高，社会影响面大。

地铁隧道底部土体扰动会引起既有地铁隧道产生附加应力，当既有隧道产生的变形及内力变化过大时，将影响地铁结构的安全甚至影响地铁运营的安全。

所以，为了保证既有地铁隧道的结构安全，研究下穿地铁的盾构隧道施工对地铁隧道结构安全的影响变得非常重要。

国内外学者对盾构隧道施工引起地层变形规律和施工控制措施进行了大量的研究工作，取得了较为良好的效果。

近几年盾构隧道下穿既有地铁工程的案例增长较快，对盾构下穿既有地铁工程的研究也取得一定的成果。

研究发现盾构穿越既有线施工中隧道变形与地质条件、盾构机型号、注浆措施和姿态调整等密切相关。

张志强、何川以南京地铁盾构下穿玄武湖隧道为工程背景，对盾构施工参数与玄武湖隧道结构沉降关系进行了深入的研究，提出了盾构下穿玄武湖隧道应采用低推力-缓慢掘进的推进模式。

本文以新建城际盾构隧道下穿广州地铁某区间为工程背景，研究了盾构下穿运营隧道应采取的施工措施及既有隧道沉降规律，研究结果可为国内外类似工程提供借鉴。

2、盾构隧道施工中保护既有隧道的措施2.1严格控制土压力在施工中严格管理，使实际土压略大于计算值。

根据地面沉降的结果来实时调整土压力计算过程中的各种参数、安全系数，使得将土压在盾构掘进过程中控制在一合理范围内。

盾构近距离穿越施工对已运营隧道的扰动影响分析

第25卷增刊岩土力学 V ol.25 Supp.2 2004年11月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2004收稿日期：2004-04-30基金项目：上海市重点学科建设资助项目作者简介：邵华，1979年生，硕士生，主要从事隧道及地下工程的设计和研究工作。

文章编号：1000–7598–(2004)增–0545–05盾构近距离穿越施工对已运营隧道的扰动影响分析邵华，张子新（同济大学地下建筑与工程系上海 200092 ）摘要: 基于盾构施工对周围土体及构筑物的扰动影响机理，通过实测数据对盾构近距离穿越扰动影响问题进行了定量分析，并讨论了运营隧道对各盾构施工参数的敏感性。

研究结果表明：盾构穿越对已建地铁隧道的扰动影响主要以隧道的竖向位移为主。

随着盾构推进，隧道结构纵向上呈波浪状，其隆起峰值不断沿推进方向移动。

盾尾后隧道段受盾构穿越的影响显著，但隆起峰值始终位于盾尾后。

关键词: 盾构隧道；地铁；监测；同步注浆；扰动中国分类号：TU451 文献标标识码：AAnalysis of disturbing effect on running subway causedby adjacent shield-drivenSHAO Hua ，ZHANG Zi-xin(Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China)Abstract: Based on the disturbing effect mechanism of shield construction on surrounding soil and buildings, a quantitative study on the disturbing effect of shield construction on adjacent running subway. is carried out by field monitoring data. And the sensitivity of running subway to shield construction parameters is discussed. Research results show that shield crossing mainly causes the vertical displacement of the old subway. With the advancing of shield, the tunnel takes on the shape of wave in the longitudinal section, and the peak value moving along the direction of shield-driving. The part of tunnel behind the tail of shield is affected greatly by shield crossing and the peak value of heave always appears behind the shield tail. Key words: shield tunnel; subway; supervision; synchronous grouting; disturbance1 前言近年来，随着轨道交通在全国各大城市迅速、大规模地发展，出现了地铁隧道之间相互穿越的现象。

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

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【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.%In order to investigate reasonable construction parameters of a shield tunnel underneath traversing existing dual shield tunnels,the project that shield tunnel of the East Trunk Canal of the South-to-North Water Diversion Project traversed subway shield tunnels in Beijing was studied as an example. The reason for the difference in settlement between the left and right tunnels was determined by analyzing the numerical simulation and in situ monitoring data of the settlement of existing tunnels and the shield construction parameters. Then,the construction parameters for controlling settlement were given. Moreover,the trends in the variation in settlement of existing tunnels caused by traversing construction was discussed and some measures to counter shield tunnel diseases were proposed and verified. The resultsshow that because of the influences of shield construction with different parameters,the final settlement of the existing left tunnel is 23. 9 mm,while that of the right tunnel is only 4. 8 mm. Although the settlements of the two tunnels differ significantly,their trends in variation are almost consistent. During the construction,the adjusted range of the working chamber pressure should not be more than 0. 005 MPa and the synchronous grouting pressure should be adjusted accurately to be 0. 50 MPa. Meanwhile,the secondary grouting pressure should be 0. 20 - 0. 35 MPa, and the tunneling speed in the curve section is required to slow down appropriately. Since the maintenance time in a subway isshort,chemical grouting is adopted to solve the problem of leakage of water in segment joints and bolt holes while a pressure filling resin is used to repair the cracks in the slab.【期刊名称】《西南交通大学学报》【年(卷),期】2018(053)001【总页数】9页(P119-127)【关键词】盾构隧道施工;穿越施工;数值模拟;沉降监测;施工参数;病害治理【作者】马文辉;彭华;杨成永【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】U25盾构隧道施工时可以通过调整掘进速度、排土量、土仓压力、同步注浆及二次补浆等关键参数减小穿越施工对既有邻近建筑物的影响.目前，针对北京地层环境条件下盾构穿越既有地铁盾构隧道的工程经验极少，开展此类工程的盾构施工参数研究对保证既有地铁正常运营具有较大的工程意义.国内外学者利用理论分析、数值模拟、模型试验、现场监测等方法，对盾构穿越施工引起既有隧道的变形规律及其控制措施已经开展过一定程度的研究.文献［1］提出了地下工程施工引起地表沉降的经验计算公式，可用于计算盾构施工引起的地表二维沉降.文献［2］通过引入角度系数修正了Peck的经验计算公式，所得公式可直接计算盾构斜交下穿施工引起的既有隧道沉降.文献［3］以上海地铁新建4号线盾构下穿既有2号线隧道为依托，根据隧道受荷机理和弹性力学原理推导了盾构工作面压力理论公式，提出了盾构土仓压力分步台阶控制的方法.文献［4］针对广州地铁3号线盾构上下重叠施工，采用数值模拟和模型试验方法，考虑刚度等效折减，定性地分析了盾构下穿施工引起上部已建隧道的变形和附加内力.文献［5］通过模型试验探讨了隧道开挖引起的地层损失与其上方管线变形的关系.文献［6-8］针对上海地铁新建11号线盾构上下叠交穿越既有4号线隧道的特殊工况，采用数值模拟并结合实测数据，分析了不同盾构穿越施工次序对既有隧道及地层的影响规律，讨论了新旧隧道净距、土仓压力、注浆压力对既有隧道变形影响的权重，对比了不同土仓压力、注浆压力、配重量及其范围对既有隧道变形的影响.文献［9-10］针对杭州地铁新建4号线盾构斜交下穿既有1号线隧道，根据实测数据，讨论了盾构在到达前、通过时、通过后3个盾构施工阶段对既有隧道的扰动程度及规律，分析了推力、土仓压力、排土量等盾构施工参数对既有隧道变形的影响.文献［11］结合上海地铁新建7号线盾构下穿既有2号线隧道的实测数据，分析了既有隧道的变形规律及受施工影响的范围.目前研究成果多局限于盾构穿越施工引起的既有隧道变形规律以及对盾构施工参数的预测分析，缺少对北京地区典型地层条件下，盾构穿越既有盾构隧道施工中隧道变形规律与盾构施工参数控制的分析研究，同时也缺少已运营地铁盾构隧道病害整治方法的研究.北京市南水北调配套东干渠工程输水隧洞采用盾构法施工，先后穿越9条地铁线路，其中，下穿地铁8号线盾构隧道工程位于北京典型的砂卵石、黏性土地层中，施工期间既有左线隧道沉降23.9 mm，右线隧道沉降 4.8 mm，沉降差异明显，产生径向错台超限1处，管片接缝及螺栓孔渗水27处，病害严重.本文通过分析左右线隧道沉降差异较大的原因，总结了施工参数经验，按照监测数据阐述了盾构隧道受穿越施工扰动的沉降规律;提出了盾构隧道病害的整治方法，为类似工程提供参考.1 工程背景新建东干渠隧洞为外径6 m、内径4.6 m的圆形暗涵，一次衬砌为C50预制管片(幅宽1.2 m，厚0.3 m)，二次衬砌为 C35模筑钢筋混凝土(厚0.4 m).施工采用小松Φ6 340加泥式土压平衡式盾构机，盾壳厚70 mm，盾尾间隙30 mm，主机全长(刀盘中心刀刀头到盾尾)11.4 m;面板式盾构，刀盘开口率40%，刀盘开挖直径6.37 m.既有地铁8号线某盾构区间隧道顶板埋深16.3 m;C50预制管片拼装，外径6 m，厚度0.3 m;中心线间距12 m.如图1，穿越处东干渠半径为R=400 m曲线段，纵坡0‰，顶板埋深9.6 m.既有线路为直线段，右线纵坡5.90‰，左线纵坡5.95‰，顶板埋深6.3 m.东干渠与既有隧道交角24°24'49″，竖向最小净距7.3 m.新建盾构隧道747～767共计21环管片位于既有左线隧道下方，768～790共计23环管片位于既有右线隧道下方.穿越位置地层由现代河道新近沉积地层、第四系冲洪积地层组成.新建隧道位于砾黏双层地层和砾黏砾多层地层，分布岩性主要为⑤粉质黏土、⑥1卵砾石、⑦层粉质黏土.图1 穿越工程平面Fig.1 Planar graph of traversing construction2 数值模拟分析施工前基于设计图纸及施工参数，通过数值模拟评估了下穿施工对既有隧道的影响.2.1 数值模型考虑盾构施工影响范围，采用ANSYS有限元分析软件建立了沿新建隧道长度方向120 m、垂直隧道方向160 m、深度51 m的数值模型，如图2所示.土体采用Solid45单元，符合Druck-Prager屈服准则.既有隧道采用Shell63单元.模型上表面自由，四周及底部施加法相约束.图2 三维有限元模拟模型Fig.2 3D finite element model土层参数见表1，盾构结构参数见表2.设定顶推力为14 000 kN，土仓压力为0.27 MPa，注浆压力为0.5 MPa.既有隧道刚度受管片错缝拼装的影响，须乘以刚度折减系数，其中，横向刚度折减系数取0.7，纵向刚度折减系数取 0.01［4，12］.表1 土层参数Tab.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 —8 10③粉质黏土5 1 990 7.0 0.40 28 12③1 粉土4 1 870 7.0 0.35 20 24⑤粉质黏土6 2 000 8.0 0.34 30 15⑥1卵砾石 13 2 100 40.0 0.32 —32⑦粉质黏土6 1 950 12.0 0.42 50 18⑧卵石 4 2 200 42.0 0.35 —35⑨粉质黏土11 1 900 11.0 0.35 48 17表2 盾构结构参数Tab.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由于受到盾构刀盘的扰动以及盾尾注浆的充填，管片周围一定厚度范围内的土体特性将发生变化，在数值模型中，需要建立匀质等厚的“等代层”模拟这一变化过程.等代层的弹性模量、泊松比、密度、厚度等参数的取值通常根据经验推定，本文根据文献［13-17］并结合盾构掘进试验段参数拟定.采用刚度迁移法［8］模拟新建盾构隧道721～820环的施工过程，如图3所示.考虑盾构机长度和管片宽度，每个步序瞬时掘进1.2 m(1个管片宽度)，总计100步，其中第n步的模拟内容如表3.图3 盾构施工模拟过程Fig.3 Simulation processes of shield construction表3 模拟内容Tab.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.2.2 数值模拟结果(1)既有隧道沉降槽曲线选择施工过程中8个典型环片施工结束后既有隧道的沉降结果，如图4.随盾构机逐步接近、穿越、驶离，既有隧道沉降逐渐增大，沉降最大位置逐渐向穿越中心移动;在模拟结束时，新建隧道拱顶部位土体沉降为12.90 mm，既有左线隧道沉降为5.90 mm，右线隧道沉降为5.30 mm，最终的沉降槽宽度约为110 m，地层及隧道的变形云图如图5.由于盾构机斜交下穿既有隧道，既有隧道沉降呈现非对称的分布规律，这一结果与文献［2］结论类似.图4 既有隧道沉降槽曲线Fig.4 Settlement curves of existing tunnels图5 变形云图Fig.5 Deformation nephogram(2)隧道底板沉降时程曲线绘制穿越中心既有隧道底板沉降的时程曲线，如图6.在盾构机到达穿越位置前，穿越中心处既有隧道受扰不明显，在盾构机刀盘距离隧道1.0D(D为盾构机外径)时，隧道稍有沉降;在穿越过程中，沉降速率逐渐增大，直至盾构机刀盘驶离既有隧道.随着盾尾脱出，沉降速率逐渐减小，盾尾驶离隧道2.5D时，沉降趋于稳定.图6 隧道底板沉降时程曲线Fig.6 Time-history settlement curves of tunnel floors3 现场施工及沉降监测穿越施工中为及时地反映既有隧道沉降规律，预判、控制潜在风险，结合数值模拟给出的沉降槽宽度，在施工影响范围内的左右线隧道各布设13组监测点，分别监测隧道及轨道结构沉降，如图7，图中:JG代表结构，如JG－106表示第6个隧道结构沉降监测点;DC代表道床，如DC－101表示第1个道床结构沉降监测点.穿越中心两侧的9组监测点间距为5 m，其余4组间距为10 m.在施工影响范围外布设1组基准点，采取自动化监测方式观测，监测频率为30 min/次.因正常运营的既有地铁列车振动会对自动化监测数据采集产生扰动，为了规避该扰动的影响，在采集的数据与之前的数据相比发生突变时，电脑自动在接下来的1 min内再重复采集3次，由操作人员选用其中的1组数据.图7 自动化监测布点Fig.7 Arrangement of automatic monitoring3.1 穿越既有左线隧道施工及结果2014年1月17日23:00～1月19日16:30，盾构机进行既有左线隧道正下方747～767环管片的掘进与拼装，结合工前试验段经验，同时参考数值模拟结果，确定盾构施工参数为:盾构推力13 000 kN;平均掘进速度 8 mm/min;排土量41 m3/环;土仓压力 0.27 MPa;注浆量 5.82 ～6.38 m3/环，注浆压力 0.3 MPa.实际每环施工的关键参数如下:(1)掘进速度如图8(a)所示，穿越既有左线隧道实际平均掘进速度为 10.3 mm/min.(2)排土量如图8(b)所示，穿越既有左线隧道实际平均排土量为 40.93 m3/环.(3)土仓压力如图8(c)所示，747～750 环为0.280 MPa，751～7 64 环为0.260 MPa，765～767 环为0.270 MPa.(4)同步注浆量如图8(d)所示，穿越既有左线隧道实际平均同步注浆量为60.03 m3/环.既有左线隧道的沉降最大监测点JG-106数据如图9所示.由图9可知，当盾构机完成767环拼装后，沉降达到 18.5 mm.图8 施工关键参数Fig.8 Key parameters of construction图9 既有左线隧道沉降时程曲线Fig.9 Time-history settlement curve of existing left tunnel floor典型环片拼装完成时既有左线隧道沉降槽曲线见图10.由于新建隧道与既有隧道是斜交，沉降槽具有非对称性.图10 既有左线沉降槽曲线Fig.10 Settlement curves of existing left tunnel in typical stages既有左线隧道沉降过大，远超出数值模拟预测结果，究其原因如下:图11 施工关键参数Fig.11 Key parameters of construction(1)土仓压力在穿越施工初期保持在0.280 MPa，穿越既有左线隧道施工中急剧下降至0.260 MPa.土仓压力急剧变化造成开挖面失稳，导致既有隧道沉降增大.在黏性土中，土仓压力调整级差不宜大于 0.005 MPa［18］.(2) 同步注浆压力未达到数值模拟要求的0.50 MPa，也未采取二次补浆措施，导致建筑空隙充填不密实.(3)新建隧道位于半径R=400 m的曲线地段，当掘进速度过快且波动较大时，盾构纠偏量、土仓压力及注浆质量不易控制，导致土层受扰过大且不能得到及时抑制. 3.2 穿越既有右线隧道施工及结果吸取穿越既有左线隧道失败的经验教训，对盾构施工参数作出如下调整:盾构推力提高2 000 kN达到15 000 kN;同步注浆压力提高0.2 MPa达到0.5 MPa;增加二次补浆措施:浆液为水泥-水玻璃双液浆，补浆位置距拼装管片6～8环，注浆量1.00～1.50 m3/环，注浆压力 0.20～0.35 MPa;掘进速度、土仓压力必须严格执行既定方案.2014年1月19日16:30～1月22日5:00盾构机完成既有右线隧道正下方768～790环管片的掘进与拼装.实际每环施工的关键参数如下:(1)掘进速度如图11(a)所示，穿越既有右线隧道实际平均掘进速度为 7.80 mm/min，较之前减慢了 2.50 mm/min.(2)排土量如图11(b)所示，穿越既有右线隧道实际平均排土量为40.97m3/环，与之前一致.(3)土仓压力如图11(c)所示，始终保持在0.270 MPa.(4)同步注浆量如图11(d)所示，穿越既有右线隧道实际平均同步注浆量为60.06 m3/环，与之前一致.既有右线隧道沉降最大监测点JG-207数据如图12所示，当盾构机掘进完成790环拼装后，沉降达到 1.8 mm.图12 既有右线隧道沉降时程曲线Fig.12 Time-history settlement curve of existing right tunnel floor典型环片拼装完成时既有右线隧道沉降槽曲线见图13，由于隧道沉降较小，沉降槽未呈现明显的非对称性.图13 典型阶段既有右线隧道沉降槽曲线Fig.13 Settlement curves of existing right tunnel in typical stages3.3 穿越既有左右线隧道施工结果总结归纳了盾构机掘进到不同位置时既有左右线隧道沉降值如表4.总结分析盾构穿越施工参数及监测数据，得到如下结论:(1)采用合理的盾构施工参数是控制既有隧道沉降的关键:宜在合理范围内提高顶推力;土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa;宜在合理范围内提高注浆量和注浆压力，同步注浆压力为0.5 MPa，二次补浆压力为 0.20～0.35 MPa，严格保证二次补浆质量;适当减缓掘进速度，有利于精确控制纠偏量和土仓压力、提高注浆施工质量. 表4 盾构掘进至不同位置时既有隧道沉降值Tab.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(2)数值模拟可准确评估穿越施工对既有隧道影响程度.盾构机穿越既有右线隧道时严格依照了原定施工参数且略有加强，故其沉降规律与数值模拟结果一致，且沉降值略小于预测值.(3)综合图 9、12，虽然既有左线隧道沉降23.90 mm，右线沉降 4.80 mm，沉降差异明显，但其随盾构机掘进的沉降规律较为一致.盾构机到达隧道外缘前，既有隧道受到了一定程度的扰动，在0上下产生小幅波动;盾构机距离隧道外缘0.5D～1.0D时，沉降速率缓慢增大;盾构机抵达隧道下方直至盾尾脱出期间，沉降速率达到极值;盾尾脱出隧道外缘2.0D～2.5D后，沉降速率方逐渐减小;待盾尾脱出隧道外缘4.5D～5.5D后，沉降方趋于稳定.总体规律与数值模拟分析结果较为吻合.4 隧道产生的病害及整治盾构机驶离影响范围后，既有隧道由于沉降新增了如下病害:(1)盾构管片接缝处及螺栓孔处发现27处渗漏水，如图14;(2)左线轨道几何尺寸偏差超出了综合维修管理值［19］;(3)道床表面新增18条横向裂缝，宽度在0.50～1.69 mm，深度在 50～195 mm，长度在 0.13～1.7 m.因运营地铁夜间天窗作业时间短，治理设计方案必须针对盾构管片接缝漏水、螺栓孔漏水以及道床裂缝快速处置.图14 典型渗漏照片Fig.14 Typical tunnel leakage photos4.1 盾构管片接缝渗漏水治理管片接缝渗水不同于结构裂缝渗水，不能通过直接封堵或下半圆铁片封堵.考虑到流动水条件，需要采取化学材料注浆止水.具体方法是在确定的渗漏部位两端布设限定终止孔(孔深至止水条)，终止孔范围内的拼缝采用速凝水泥外封，终止孔之间沿拼缝埋注浆铝管，孔径 80 mm，孔深 50～80 mm，孔距 350～400 mm，速凝水泥嵌缝埋管.采用环氧树脂注浆，压力 0.3～0.4 MPa，次日检查孔口管，及时补浆.4.2 盾构螺栓孔渗漏水治理螺栓孔渗漏处理需要拆卸螺栓孔螺帽，同时清除螺栓的泥垢、锈迹.类似接缝渗漏水的治理方法，采用阻塞球堵塞螺栓孔一端，另一端插入小铝管，采用早强水泥密封，在对拉螺栓两侧钻终止孔，孔径6 mm，孔深80 mm，采用环氧树脂注浆，压力0.3～0.4 MPa，次日检查孔口管，及时补浆，5～7 d后拆管和拔出塞球，清除螺栓孔中的早强水泥，涂上环氧树脂浆液，并安装螺栓帽.4.3 道床结构裂缝治理考虑到道床始终受动荷载影响，为满足裂缝处理后伸缩要求，裂缝化学注浆处理采用压力注胶器压注高韧性、低收缩的AB-4可挠型灌浆树脂，抗压强度大于 70 MPa(韧性)、拉伸强度大于10 MPa、粘接强度大于3 MPa、延伸率为30～50%. 对宽度小于0.5 mm的裂缝直接压入树脂，其余的裂缝采用树脂加入可滑石粉进行灌注，树脂与可填充物的比例不小于20%.注浆后恢复混凝土结构完整性，填充树脂的抗拉、抗压强度须大于原混凝土强度.渗漏及裂缝病害的整治结束后至今已有3 a，原渗漏的接缝和螺栓孔未再发现湿渍;道床裂缝充填密实，未再开裂.5 结论结合盾构穿越既有地铁盾构隧道实例，采用数值模拟、现场监测等方法，分析了既有隧道沉降监测数据以及盾构施工参数，分析了既有左右线隧道沉降差异较大原因，得出如下结论:(1)受穿越施工影响，虽然既有左右线隧道沉降差异明显，但沉降规律较为一致.在充分考虑盾构施工参数前提下，数值模拟可准确评估穿越施工对既有隧道影响程度.(2)盾构穿越施工中尤其需要注意控制土仓压力，适当提高注浆压力，确保同步注浆及二次补浆充填质量，曲线段适当减缓掘进速度.(3)针对施工结束后既有隧道出现的管片接缝和螺栓孔渗漏水、道床结构裂缝等病害，考虑到运营地铁维修作业时间短，宜通过化学注浆治理渗漏水;考虑到道床受动荷载影响，为满足裂缝处理后的伸缩要求，宜通过压力注胶充填可挠型树脂治理裂缝.参考文献:【相关文献】［1］ PECK R B.Deep excavation and tunnelling in soft ground［R］.Mexico:Proceedingsof 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering，1969. ［2］康庄，宫全美，何超.基于盾构隧道斜交下穿的修正Peck公式法［J］.同济大学学报:自然科学版，2014，42(10):1562-1566.KANG Zhuang，GONG Quanmei，HE Chao.Modified peck equation method for shield tunnel oblique crossing upper railway［J］.Journal of Tongji University:Natural Science，2014，42(10):1562-1566.［3］廖少明，杨俊龙，奚程磊，等.盾构近距离穿越施工的工作面土压力研究［J］.岩土力学，2005，26(11):1727-1730.LIAO Shaoming，YANG Junlong，XI Chenglei，et al.Approach to earth balance pressure of shield tunneling across ultra-near metro tunnel in operation ［J］.Rock and Soil 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Rock and Soil Mechanics， 2016，37(12):3561-3568. ［11］朱蕾，赵敬妍.盾构近距离下穿对上覆已建隧道影响的实测研究［J］.地下空间与工程学报，2014，10(3):656-662.ZHU Lei，ZHAO Jingyan.Monitoring data analysis of shield-driven construction undercrossing the existing tunnel in a short distance［J］.Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2014，10(3):656-662.［12］黄宏伟，徐凌，严佳梁，等.盾构隧道横向刚度有效率研究［J］.岩土工程学报，2006，28(1):11-18.HUANG Hongwei，XU Ling，YAN Jialiang，et al.Study on transverse effective rigidity ratio of shield tunnels［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2006，28(1):11-18.［13］张云，殷宗泽，徐永福.盾构法隧道引起的地表变形分析［J］.岩石力学与工程学报，2002，21(3):388-392.ZHANG Yun，YIN Zongze，YU Yongfu.Analysis on three-dimensional ground surface deformations due to shield tunnel［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2002，21(3):388-392.［14］张宏洲，张金伟，翟建华.盾构法隧道等代层参数反演的ANSYS 方法［J］.隧道建设，2006，26(5):8-10.ZHANG Hongzhou，ZHANG Jinwei，ZHAI Jianhua.Ansys method for deduction of parameters of equivalent circular zone of shield tunnel［J］. Tunnel Construction，2006，26(5):8-10.［15］张飞进，高文学.盾构隧道沉降影响因素分析与施工优化［J］.北京工业大学学报，2009，35(5):621-625.ZHANG Feijin， GAO Wenxue. Shield tunnel subsidence influence factor analysis and construction optimization［J］.JournalofBeijing University of Technology，2009，35(5):621-625.［16］朱才辉，李宁，柳厚祥，等.盾构施工工艺诱发地表沉降规律浅析［J］.岩土力学，2011，32(1):158-164.ZHU Caihui，LI Ning，LIU Houxiang，et al.Analysis of ground settlement induced by workmanship of shield tunneling［J］.Rock and SoilMechanics， 2011，32(1):158-164.［17］袁小会，韩月旺，钟小春.盾构隧道壁后注浆压力分布模型［J］.西南交通大学学报，2011，46(1):18-23.YUAN Xiaohui，HAN Yuewang，ZHONG Xiaochun.Pressure distribution model of simultaneous backfill grouting of shield tunnel［J］.Journal of Southwest Jiaotong University，2011，46(1):18-23.［18］陈馈，洪开荣，吴学松.盾构施工技术［M］.北京:人民交通出版社，2016:167.［19］倪克琦，叶利宾，张军，等.QB(J)/BDY(A)XL003—2015北京市地铁运营有限公司企业标准技术标准工务维修规则［S］.北京:北京市地铁运营有限公司，2015.。

盾构近距离多次下穿对既有隧道变形的影响

盾构近距离多次下穿对既有隧道变形的影响马健;李凤涛;袁飞飞;赵宇【摘要】通过对杭州地铁4号线2次近距离下穿地铁1号线施工过程沉降监测数据的分析,探讨盾构施工对既有隧道变形的影响规律.结果表明:既有隧道变形与盾构掘进的相对位置密切相关;盾构小角度穿越时对既有隧道沉降影响较大;多次穿越同一既有隧道时,不仅要加强对既有隧道的监测,同时也要对新建隧道进行变形监测,以便及时调整土舱土压力、注浆量等施工参数,防止既有隧道产生过大变形.%To unveil the influence of shield construction on adjacent tunnels,the paper analyzed the data collected in the monitoring and measuring of No. 1 Metro Line in Hangzhou amid the construction of No. 4 Metro line,which passes under the former twice with small spacing apart. The results showed that the deformation of existing tunnel was closely linked to its relative location to the shield operation,or to be more specific if the operation was carried out by a small angle to the existing line,the settlement induced may increase by a large margin. In case of multiple under passing,monitoring shall be tightened up for both existing tunnel and the ongoing construction,so as to better handle the earth pressure and the grouting volume in avoidance to over-deformation.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】5页(P64-67,71)【关键词】盾构下穿;既有隧道;掘进参数;隧道监测;变形【作者】马健;李凤涛;袁飞飞;赵宇【作者单位】上海岩土工程勘察设计研究院有限公司,上海 200083;铁道第三勘察设计研究院集团有限公司,天津 300142;浙江大学滨海与城市岩土工程研究中心,浙江杭州 310058;浙江大学防灾工程研究所,浙江杭州 310058【正文语种】中文【中图分类】U455.43城市隧道施工不仅会引起地层沉降和变形，也会引起近旁的地铁隧道不均匀沉降、开裂，甚至破坏，从而可能引发列车出轨等严重事故［1-3］。

地铁盾构隧道施工对邻近已有隧道的影响分析

地铁盾构隧道施工对邻近已有隧道的影响分析刘保东;王锐;方瑾;向芷良【摘要】采用有限元软件ABAQUS建立了盾构隧道三维有限元分析模型,模拟了盾构施工的整个过程.利用添加移除技术以及设置场变量等方法实现了开挖面土体卸荷、管片拼装以及注浆等施工过程,研究了盾构开挖过程中地表沉降的规律,分析了不同土仓压力对地表沉降的影响,探讨了盾构施工微扰动控制要点.计算结果表明,盾构开挖面前方地表出现隆起,且随着开挖面的前移而前移,隧道轴线地表在开挖结束后呈隆起趋势.地表横向沉降量随土仓压力的增大而增大,表现为隆起趋势,隧道轴线与两侧土体沉降量差值随着土仓压力的增大而减小.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2018(034)005【总页数】6页(P156-161)【关键词】隧道工程;盾构;三维有限元法;土仓压力;施工控制【作者】刘保东;王锐;方瑾;向芷良【作者单位】南宁城建管廊建设投资有限公司,南宁530200;上海同筑信息科技有限公司,上海200090;上海同筑信息科技有限公司,上海200090;上海同筑信息科技有限公司,上海200090【正文语种】中文0 引言近年来,以地铁为主的城市交通建设得到了迅速发展。

随着城市地下空间的进一步发展,新建隧道与既有隧道相互平行,上下垂直重叠,上下斜交。

以往对隧道重叠问题的研究多为两线交叉或平行交叉,而近年来对三线甚至多线重叠问题的研究较少。

在盾构隧道施工问题中的应用及研究成果主要有:利用“生死单元”可以模拟盾构开挖的过程[1],考虑衬砌管片结构的横观各向同性,应对其刚度进行折减[2],土压平衡盾构机在砂性地层施工时,洞周应力释放率大约为20%[3],当盾构开挖面土仓压力大于土水压力合力时,地面隆起量主要取决于隧道的埋深[4],既有隧道对其下方土压力的横向和深度影响范围[5],近距离双孔平行隧道开挖顺序对衬砌结构轴力和弯矩的影响[6]。

国内外诸多学者对盾构穿越施工进行了研究,取得了一些有益成果:徐前卫等[7]研究了上海外滩观光隧道上穿地铁2号线两条平行隧道复杂工况下盾构掘进施工的土体扰动特点。

地铁盾构区间隧道近接下穿既有隧道影响研究

地铁盾构区间隧道近接下穿既有隧道影响研究
秦帅;黄杰;陈雾航
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2024(14)1
【摘要】地铁盾构区间隧道施工下穿既有城市隧道时,周围土体产生扰动,引起周围土体的变形,会使既有城市隧道产生附加应力和变形,威胁结构安全。

为研究盾构隧道下穿过程中对既有隧道的影响,探索下穿施工过程中隧道的变形规律,该文采用三维有限差分法对地铁盾构区间隧道近接下穿隧道进行模拟,分析盾构隧道开挖、掘进过程中既有隧道的沉降变形规律。

计算结果表明,既有城市隧道在盾构隧道附近主要产生纵向上的差异沉降,随着盾构掘进,沉降逐渐增大。

通过该文研究,以期为类似工程设计和施工提供指导和建议。

【总页数】6页(P83-87)
【作者】秦帅;黄杰;陈雾航
【作者单位】南京市城市道路管理中心;苏交科集团股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U45
【相关文献】
1.地铁盾构区间隧道近接下穿城市综合管廊影响分析
2.地铁盾构隧道近接下穿既有铁路隧道加固范围优化设计——以南宁地铁4号线下穿既有槎路隧道为例
3.盾构隧道群近接下穿施工顺序对既有隧道影响模型试验研究
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新建盾构隧道上跨现有隧道的影响分析与保护

新建盾构隧道上跨现有隧道的影响分析与保护发布时间：2023-01-13T09:33:04.652Z 来源：《建筑设计管理》2022年18期作者：林达文[导读] 随着城市的快速发展，城市中越来越多的轨道交通建成，轨道交通网络越来越密集，不同的线路之间不可避免会出现在空间上交叉，上跨下穿的情况时常发生，工程师们需通过对穿越方案进行研究分析，提出合理的设计方案及施工措施林达文中交（广州）铁道设计研究院有限公司广州 510000摘要：随着城市的快速发展，城市中越来越多的轨道交通建成，轨道交通网络越来越密集，不同的线路之间不可避免会出现在空间上交叉，上跨下穿的情况时常发生，工程师们需通过对穿越方案进行研究分析，提出合理的设计方案及施工措施，达到新建隧道施工时对运营的线路影响最小。

本文通过对广州某地铁新建盾构隧道近距离上跨已运营地铁隧道的影响进行分析，并结合相关工程经验，提出了地铁工程防护措施、盾构隧道施工措施等具有针对性的保护措施。

关键词：新建地铁盾构隧道上跨运营地铁隧道分析保护施工措施1、前言在地铁规划过程中，为提高对地下空间的使用率，且能尽可能缓解城市各个地方的交通压力，不同的线路之间存在着交叉情况。

本文以广州某新建轨道交通盾构隧道上跨已运营的轨道交通盾构隧道为研究背景，并利用有限元计算分析等方法对新建隧道在上跨已运营的线路施工过程中，盾构机掘进卸荷引起的现有隧道变形进行分析，并根据广州市对现有轨道交通保护的要求，对盾构上跨前、上跨施工期间、上跨后提出合理措施，为相关工程施工提供技术支撑。

2、工程概况本工程位于广州市，上跨区间起于拟建的某地铁站，顺107国道道路向东行进，止于丽星酒店附近的拟建的某地铁站。

地表面环境条件复杂，道路车辆较多。

新建隧道采用盾构法施工，出站后以13‰下坡上跨现有的地铁盾构隧道左右线及其1#联络通道，新建隧道上跨段洞身主要位于砂质黏性土、全风化混合花岗岩地层，现有轨道交通工程左右线隧道及1#联络通道在该段主要位于中～强风化混合花岗岩地层，区间在该段以4.716%上坡敷设。

周边项目上跨、下穿对隧道的影响规律研究

盾构上穿及下穿施工对隧道的影响1.1 研究现状近年来，随着城市轨道交通网建设的迅速发展，地下工程穿越既有地铁线路的关键技术是城市轨道线网建设中必须解决的技术难题，它直接关系到城市轨道交通和建设的稳步发展。

面对越来越多的工程问题，国内外的许多专家、学者对这一问题进行了大量分析研究。

Saitoh等(1994)[1]介绍了在相对软弱冲积成层地层中，采用管棚支护后，高9m宽14m的箱形隧道上穿既有外径7.lm的铁路双线盾构隧道。

工程开工前做了影响预测分析，并与现场实测结果进行了对比，得出：①对于圆形隧道，既有隧道的力学行为取决于上部隧道的开挖范围、施工工序等，并且二维弹性有限元的预测也证实该结论的可靠性；②施工过程中管棚的力学行为可以按照连续梁弹簧模型分析。

Doran等(2000)[2]详细研究了既有轨道结构和隧道结构能够允许的变形能力。

研究确定了既有隧道安全性、耐久性及正常使用的极限状态，有5种极限状态与隧道结构和道床有关，分别为衬砌垂向挤压变形、衬砌水平挤压变形、衬砌环间差异沉降、环向节头的张开、节头漏水。

有5种极限状态与线路的正常运营有关，分别为轨道的几何形状(水平校直、垂向校直和扭曲)、轨距限界和轨道螺栓失效。

随着计算机技术的成熟，推动了有限元等数值计算方法的快速发展。

越来越多的专家、学者采用有限元等方法对上穿、下穿既有运营隧道的变形影响进行数值模拟和模型试验分析。

汪洋等(2010)[3]针对盾构法新建正交下穿隧道，以广州地铁3号线大塘-沥滘区间盾构隧道为背景，采用三维有限元数值计算和室内相似模型试验相结合的手段，引入横向和纵向等效刚度折减系数，对盾构隧道正交下穿施工引起的既有隧道纵向变位、纵向附加轴力和弯矩、横向变形、横向附加轴力和弯矩进行了深入的研究，得到围岩条件、隧道净距、顶推力等因素作用下盾构隧道正交下穿施工所引起既有隧道的变形和附加内力分布变化规律。

胡群芳等(2006)[4]通过对上海M4线张扬路至浦电路区间隧道近距离下穿越已运营M2线工程施工过程实时监测，分析对比了盾构两次近距离下穿越施工的过程和特点，讨论了M2线隧道及周围地层土体的沉降变形和规律。

盾构穿越已建隧道的影响分析及应对措施

盾构穿越已建隧道的影响分析及应对措施摘要:通过研究盾构法施工对地层的扰动以及隧道的受力变形特征，结合上海地铁盾构穿越隧道的工程实践，探讨了盾构施工对已建隧道变形的控制措施，获得了一定经验。

同时指出，注浆工艺和上覆土厚度对隧道变形的影响应引起足够重视。

关键词:盾构隧道，穿越，变形，措施近年来，在地铁网络化建设工程中，盾构穿越已建隧道的现象越来越普遍。

研究发现，盾构在穿越已建隧道过程中，后挖隧道施工对先建隧道是一种“卸载”作用。

受此影响，先建隧道的衬砌管片将朝后挖隧道方向变形，隧道变形将表现为整环管片错动并产生纵向弯曲。

随着附加应力的增加，管片局部将出现碎裂，环纵缝张开、渗漏水增加等现象，对隧道质量甚至结构使用安全都将造成影响。

郭晨在采用三维弹塑性数值模拟计算后，认为采用先下后上的施工顺序，后建隧道的施工对地表沉降和已建隧道的二次扰动更小。

本文分析了盾构施工对地层扰动以及先建隧道的影响，在借鉴已有的研究成果和实践经验基础上，在隧道交叉施工中提出了针对性措施。

1 盾构施工扰动对地层的影响分析盾构掘进将导致围岩介质原始应力的改变，随着应力重新分布土层产生弹性及弹塑性变形，使相应的地层移动。

根据盾构施工特点，可以把引起的土体变形主要概况为: 盾构正面土体失稳、扰动土体的固结、充填注浆效果不理想与盾构超挖等因素。

1) 盾构正面土体失稳。

土压平衡盾构利用土仓压力与正面水土压力相平衡，土仓压力设置不合理，将引起开挖面土体失稳，造成地表隆沉。

土仓压力设置应以作用于正面的静止水土压力为基础，开挖面稳定还应结合控制出土量和推进速度的措施来维持。

2) 土体的固结。

盾构推进时的挤压以及压浆作用，使周围地层形成超孔隙水压力区。

随着超孔隙水压力的消散，地层发生排水固结变形，引起地层位移。

经验表明，合适、稳定的推进速度可以减小超孔隙水压力对地层的扰动影响。

3) 充填注浆。

盾构向前推进后，充填注浆不密实，原被盾构壳体支撑的土体产生变形，注浆材料收缩、离析等现象也是地表沉降的一个主要原因。

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第52卷第5期(总第364期)2015年10月出版杨春山1,2莫海鸿2陈俊生2李亚东2侯明勋2（1广州市市政工程设计研究总院，广州510060；2华南理工大学土木与交通学院，广州510641）近距离下穿盾构隧道对上覆运营地铁隧道的影响研究摘要盾构隧道掘进对邻近建筑物影响问题一直是个工程难题。

文章采用有限元法对近距离下穿盾构隧道施工进行模拟，分析了新建隧道动态掘进时既有隧道的位移变化规律。

基于双面弹性地基梁理论与盾构隧道纵向等效连续化模型，推导了既有地铁隧道受新建盾构隧道开挖影响管片张开量的计算公式，计算分析了管片张开量分布规律。

分析结果表明：盾构掘进时对上覆斜交隧道影响区域主要在新建隧道轴线两侧2D (盾构直径)范围内；既有地铁的竖向位移主要分布在盾构掘进面前方2D 和盾尾后1.5D 范围内产生；既有地铁盾构隧道管片在新建隧道轴线正上方左右两个接头处张开显著，出现塑性变形。

工程中需以既有地铁与下穿隧道相交处为轴，对既有地铁隧道侧向2D 范围及两隧道间土层进行局部加固，以防新建隧道掘进引起既有地铁隧道纵向变形与张开过大。

关键词盾构隧道近距离下穿既有隧道位移影响管片张开量数值模拟双面弹性地基梁等效连续化模型中图分类号：U455.43文献标识码：A文章编号：1009-6582（2015）05-0145-07修改稿返回日期：2015-03-15基金项目：国家自然科学基金资助项目(51108190)；华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室自主研究课题资助项目(2012ZC27).作者简介：杨春山（1986-），男，博士后，主要从事隧道与地下结构研究工作，E-mail:soildoctor@.DOI:10.13807/ki.mtt.2015.05.0221引言近年来，随着城市建设的发展，经常会在已有建筑(构)物附近进行隧道工程开挖。

新建隧道的施工会改变既有结构物的受力状态，从而对既有结构物产生各种不利影响[1]。

在复杂施工环境下，确保新建隧道施工质量和施工进度的同时，控制新建隧道施工所引起的周围环境的扰动及保护邻近建（构）筑物的安全就显得尤为重要。

目前，针对新建隧道对邻近各种建筑物的影响问题已引起了国内外专家学者的重视，也开展了相关的研究。

C.W.W 、Loganathan 等[2，3]通过离心机试验指出：隧道开挖对邻近桩基引起比较明显的轴力和弯矩，尤其是在软土中影响更为显著。

倪安斌[4]采用数值法模拟泥炭质土层中盾构掘进对邻近桥梁的影响，并基于隧道与桥梁不同距离提出了相应的加固思路。

张顶立等[5]用现场实测统计和理论分析方法，揭示了隧道施工影响下建筑物的变形规律、破坏模式，提出以差异沉降和裂缝开展为主的建筑物变形控制标准。

Loganathan 、李早等[6，7]采用两阶段分析方法，提出了隧道开挖对群桩竖向位移和内力影响的解析算法。

魏刚、郭典塔等[8，9]分别通过案例实测数据统计分析与数值计算研究了基坑开挖对周围建筑物的影响，提出了预测公式与防治措施。

本文以广州某盾构隧道工程为背景，借助大型有限元软件，建立了新建盾构隧道开挖过程计算模型，得到了盾构掘进对既有运营地铁隧道的位移影响规律。

基于双面弹性地基梁理论与盾构隧道纵向等效连续化模型，推导得到既有地铁受到影响后管片张开量的理论计算公式，并计算得到管片张开量主要影响区域。

研究结论可为该项目施工加固提供依据，也为类似工程施工提供借鉴。

2数值计算模型145第52卷第5期(总第364期)2015年10月出版MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY2.1工程简介广州某盾构隧道下穿运营地铁五号线隧道，最近相距3.9m ，如图1所示。

该盾构工程共设三井两区间，设始发井一座，吊出井两座。

区间盾构衬砌管片外直径6m ，内直径5.4m ，厚30cm ，宽l.5m 。

该场地地层物理力学计算参数如表1所示，既有地铁盾构隧道部分结构参数如表2所示。

2.2数值模型的建立模型边界取大于2~3倍隧道直径[10]，模型几何尺寸取长、宽、高分别为90m ，80m 和70m 。

模型中图1新建隧道与既有地铁位置关系示意Fig.1Diagram of the relationship between the new shieldtunnel and the existing metro tunnel表1土层物理力学参数Table 1Physico-mechanical parameters of the soil layers土层编号时代成因岩土名称状态重度γ/(kN/m 3)抗剪强度压缩模量E s /MPa 变形模量E 0/MPa 内摩擦角φ/(°)粘聚力c /kPa ①1Q 4ml杂填土松散—压实19.515.010.0--②2淤泥质粉细砂松散19.024.00.0--③1Q 3al粉细砂松散—稍密19.526.00.0--④1Q el 粉质粘土可塑18.517.015.0 5.0015.0⑤1K 2s 2a泥岩全风化20.025.025.0-78.0⑤2泥岩、碎裂岩强风化21.030.050.0-150.0土体与注浆体采用三维实体单元，盾壳和管片采用壳单元模拟。

土层采用Mohr-Coulomb 理想弹塑性本构模型，盾壳与管片结构体系采用弹性模型。

总体计算模型与隧道位置模型如图2、图3所示，计算模型含45820个单元，9152个节点。

以广州地铁以往的施工经验，管片的等效直接头刚度取5.4×107kPa ，施工阶段管片环缝面承受的压力为1600kN/m [11]。

此处将千斤顶力简化为作用于环缝垫板上的压力荷载，其等效压力为5400kPa 。

注浆压力管片顶部为0.3MPa ，底部则为0.45MPa ，中间呈线性变化[12]。

根据实际土层情况，掌子面支护压力取120kPa 。

根据实际施工步骤，定义计算工况如表3所示。

其中，工况2位移清零表示历史上土层自重应力与地铁施工产生的位移已经稳定，本文意在分析后续新建隧道开挖引起的增量位移，故进行位移清零。

图2总体计算模型(局部透视效果)Fig.2General calculation model (Local perspective effect)外径D /m内径d /m 环宽l s /m E c/kPa 螺栓直径d /mm 长度l /mm 螺栓个数螺栓弹性模量E j /kPa65.41.63.45×10730400112.06×108表2既有地铁隧道部分结构参数Table 2Parameters for structures of the existing metro tunnel146第52卷第5期(总第364期)2015年10月出版图3新建隧道与既有地铁模型Fig.3Modeling of the new shield tunnel and the existingmetro tunnel表3模型计算工况Table 3Calculation conditions for the model3计算结果与分析3.1计算值与实测值对比分析为验证本文模型的合理性，进行数值计算结果与实测结果对比分析。

既有地铁现场实测项目包括隧道断面收敛位移、竖向位移及水平位移监测。

取左侧局部隧道拱底竖向位移实测结果与计算值进行对比分析，图4为盾构施工完竖向位移对比曲线。

图4既有地铁隧道竖向位移对比曲线Fig.4Comparative curves of the vertical displacements of theexisting metro tunnel由图4可知，既有运营地铁竖向位移呈现类似于概率论中正态分布的图形，数值计算结果反映了地铁竖向位移趋势，与实测值较为吻合。

计算最大位移为2.21mm ，较实测最大值2.32mm 小，实测值总体比计算值大，影响范围亦更广。

这是因为数值计算未考虑运营环境及长期循环荷载的影响。

图4显示，数值计算所得既有地铁竖向位移由新建隧道轴线向两侧逐渐衰减，大于1.3D (隧道直径)距离后趋于稳定，即垂直于掘进向主要影响范围在以新建隧道轴线为中心±1.3D ，而实测主要影响范围为±1.7D 。

此外，根据松动土压力理论[13]计算洞顶松动半宽为：B 1=R 0cotπ/4+φ/2222（1）式中：R 0为管片外半径(m)；φ为土体的内摩察角（°）。

将表1中相关参数代入公式(1)计算可得B 1=5.93m ，约为1D 的影响宽度，与数值计算结果较吻合。

因松动土压力理论考虑了土拱效应，所以计算影响宽度相对更小。

综合上述分析，认为本文模型具备合理性。

3.2既有地铁隧道位移结果分析考虑到新建盾构隧道与既有地铁隧道是上下相互交错关系，分析其受力特点可知，既有地铁隧道受到新建盾构施工影响效应主要为竖向上抬或者下沉，故本文主要分析既有地铁隧道的竖向位移。

定义位移向上为正，向下为负。

图5为新建隧道施工完成后既有地铁隧道竖向位移云图。

从图中可知，既有地铁最大竖向位移均出现在新建隧道正上方相应位置，左线与右线地铁隧道最大竖向位移分别为2.21mm 与2.14mm ，均为向下沉降。

这是因为下方隧道开挖，应力释放，引起新开挖隧道拱顶向临空面移动，进而带动上覆土层与既有地铁隧道向下移动。

图5既有地铁隧道竖向位移云图(单位：m)Fig.5Contour of the vertical displacements of the existingmetro tunnel (Unit:m)计算工况模拟情况1初始自重应力分析2既有地铁隧道开挖与衬砌施工，且位移清零3~67盾构隧道开挖步长1.5m ，共开挖60次，第n （4＜n ≤60）步隧道开挖具体施工模拟包括：盾构支护下第n 步隧道开挖，施加第n 个开挖面支护压力，钝化第n -4个盾壳，激活第n -3个管片，施加n -4个注浆压力以及施加第n -3个千斤顶压力147第52卷第5期(总第364期)2015年10月出版MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY图6为盾构不同施工推进阶段时，新建隧道正上方处既有隧道的竖向位移。

由图可知，由于受到盾构顶进力的作用，上覆土层隆起，进而引起既有地铁上抬；当盾构掘进面推进到距左侧隧道约2D (开挖隧道直径)的位置时，隧道竖向上抬量最大。

随后隧道上抬量逐渐减小，当掘进面距左侧隧道约1D 位置时，既有地铁开始产生沉降；当掘进面到达左侧隧道时，既有地铁沉降已经完成约35%；当盾尾通过左线隧道1.5D 后，隧道竖向位移趋于稳定。

右线隧道与左线隧道相距约30m ，故两隧道变形叠加效应很小。

因此，右线隧道与左线隧道竖向位移随掘进面位置呈现相同的变化规律。