地铁盾构隧道施工对地层变形及邻近管线的影响研究

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随着城市公共交通的不断发展,地铁俨然成了解决城市交通问题的有效法宝,作为城市地下隧道的新型施工方法,盾构施工优势明显。然而,地下隧道的施工难免扰动地层,造成地层的沉降变形,进而引发地下管线的变形,甚至破坏。本文以南京地铁玄武门站—新模范马路站盾构隧道区间的现场实测数据为基础,通过对盾构隧道施工工序和计算参数的反演,确定了盾构隧道模拟的流程,并利用FLAC3D软件对隧道盾构施工引发的地层变形及管线变形进行了精细模拟,最后对大连地铁二号线某区间双隧道施工引发的地表沉降和管线变形进行了预测,得出如下结论:(1)盾构隧道施工诱发的地层横向沉降变形,随着地层埋深的增加,最大沉降值逐渐增大,沉降槽宽度逐渐减小。土仓压力控制了掌子面的稳定,减小了地表沉降变形,随着土仓压力的增加,地表横向沉降变形逐渐减小,减小幅度逐渐减小。注浆压力的增加,地层沉降逐渐减小,影响效果明显。(2)地下管线的存在明显抑制了附近地层的变形,且越靠近地下管线,影响程度越大。随着地层埋深的增加,影响程度逐渐减小。(3)管线材质、壁厚的不同均反映了管线刚度对管线沉降变形的影响,管线直径的不同可以理解为不同管线刚度和埋深的结合情况。无论管线与隧道垂直或平行,在设计合理范围内,管线材质、壁厚、直径、埋深的变化对管线的受力和变形影响均不大。(4)大连地铁二号线某区间隧道盾构工程实例中,右线隧道贯通后,地表最大沉降值为10.0mm。双线隧道贯通,横向地表沉降槽并不符合叠加理论,最大沉降值为11.26mm,盾构隧道地层体积损失率为1.46%,地表沉降槽宽度系数为0.81。右线隧道贯通后,右线隧道仰拱部位所受拉应力最大,最大拉应力为1.37MPa,最大压应力部位为侧向管片内部,最大压应力为2.65MPa。左线隧道贯通后,隧道最大拉应力为1.13MPa,最大压应力为2.63MPa,相比右线隧道贯后的应力,均发生了减小。(5)大连地铁某区间双线隧道贯通时,燃气管最大沉降值为11.4mm,污水管道最大沉降值为9.79mm。右线隧道贯通时,燃气管所受最大拉应力3.1MPa,最大压应力为7.6MPa,污水管线所受最大拉应力为0.95MPa,最大压应力为2.35MPa。左线隧道贯通后,燃气管所受最大拉应力2.4MPa,最大压应力为5.6MPa,污水管道所受最大拉应力为0.80MPa,最大压应力为2.31MPa,且两管均处于安全状态。
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