超大直径盾构穿越大堤加固三维数值模拟研究——以季华西路延线工程为例

为探明经地层预加固后的大直径盾构工程地层变形机制,以佛山市季华路西延线盾构工程堤坝保护为背景,开展经地层预加固后的浅埋大直径盾构穿越大堤的三维数值仿真分析,探究不同地层加固方案对地层的变形控制效果。结果表明:1)隧道上方土体预加固有效控制了盾构掘进引起的土体变形,地层加固后最大使地表最大沉降值降低约50%;2)旋喷桩加固深度以加固到隧道底部为最优,但加固到拱顶、拱腰、拱底3种不同加固深度对地层变形控制效果相近,可基于经济高效等原则合理选择;3)沿掘进方向的不同加固长度对已处于加固区域土体的变形影响较小,根据穿越长度布置旋喷桩加固区域即可。

双圆盾构掘进地层扰动的三维数值模拟

文章基于Plaxis 3D软件建立了双圆盾构隧道掘进的数值模型。在不考虑盾尾注浆和开挖面稳定等因素下,研究了不同覆径比和双圆盾构机有无竖向支撑情况下的地表沉降和隧道周围土体变形。结果表明,由于海鸥型管片处的背土效应加剧了盾构对周围土层的扰动,在仅采用钢壳模拟双圆盾构机的情况下,盾构掘进引起的地层沉降较大。随着覆径比的增大,隧道上覆土层重量的增加使得双圆盾构施工引起的地表沉降槽变深、变宽。当盾构机内部存在竖向支撑时,支撑将隧道上方土体的沉降与下方土体的隆起中和“抵消”,从而有效提升双圆盾构机的竖向承载能力,减小周围地层的变形。