考虑施工角度影响的盾构施工地表变形计算方法

针对既有方法计算盾构掘进施工引起的地表变形时没有考虑盾构俯仰角、隧道轴线倾角等施工角度影响的问题,基于修正源汇法公式和明德林解,推导建立考虑施工参数、地层参数的盾构掘进过程中地表变形的修正计算方法。以武汉地铁6号线工程实例为背景,将该方法与既有理论计算和数值模拟结果进行对比;在证实该方法有效性的基础上,进一步探讨施工角度对地表变形的影响规律。结果表明:随着掘进距离增大,来自施工角度的影响逐渐明显;不同施工角度下,地表变形主要差别出现在沉降槽最低部位;施工角度越大,隧道轴线上方地表变形越大,且最大沉降位置出现于开挖面后方约25 m处;不同施工角度下盾构掘进地表变形不同,施工角度分别取0°与3°时的地表变形最大相差约5 mm。修正计算方法考虑了施工角度对地表变形的影响,从而完善了盾构掘进施工中的既有计算方法。

考虑盾构隧道轴线倾角的施工地表变形评价

针对盾构掘进过程中地层损失引起的地表变形,目前的理论解析法均假设盾构沿水平线进行掘进,尚未考虑盾构施工角度因素对地表变形的影响效应。基于修正源汇法公式,引入盾构俯仰角、隧道轴线倾角因素,通过离散方法建立考虑隧道轴线倾角的地表变形计算公式。通过基于实际工程参数的数值模拟计算及工程监测数据对提出的方法进行有效性验证,在此基础上深入分析隧道轴线倾角对地表变形的影响规律。分析表明,隧道轴线倾角对地表变形有明显影响:纵断面上,倾角直接影响地表变形曲线的斜率;横断面上,随着倾角增大,地表最大沉降越大,沉降槽越窄,变形曲线越尖锐。提出的考虑盾构隧道轴线倾角的施工地表变形评价方法能够反映实际施工时角度因素对地表变形的影响。