复杂地层浅埋大断面矩形顶管上跨既有隧道加固效果分析

城市地下交通发展,临近地下结构施工作业频繁,有效地隔离保护措施对地下结构安全十分重要。以福州滨海快线某地铁枢纽车站换乘通道顶管工程为例,采用有限元软件PLAXIS建立了复杂地下空间下浅埋大断面顶管上跨既有线掘进数值模型,模型中考虑了沿海软黏土小应变硬化(HSS)特性及其参数取值方法,分析了管幕隔离-MJS地层加固联合作用下浅埋大断面顶管施工对周围环境的影响。计算结果表明:①管幕加固可有效减弱区域范围内地表沉降,“口”字形全封闭管幕对于地表沉降的控制效果可以达到87%,仅上下排管幕相较无管幕情况减小34.9%;②管幕+MJS加固时拱底隆起最大值约2.9 mm,仅MJS加固时拱底隆起最大值3.2 mm,无任何加固的情况下拱底隆起最大值3.9 mm;③既有地铁隧道,在管幕+MJS加固下最终控制最大上浮量2.36 mm。研究结果可对沿海淤泥黏性土地层中盾构、顶管施工的地表沉降控制及邻近地下结构隔离防护措施提供一定参考。

顶管隧道上穿既有地铁隧道影响机制

为了研究顶管隧道上穿既有地铁隧道施工对既有隧道及周围土体的影响,以电缆隧道上跨西安地铁5号线为研究背景,基于自主设计室内顶管顶进试验装置,采用模型试验和有限元数值模拟相结合的方法研究顶管隧道上跨既有地铁隧道影响机制。试验主要对地表位移、既有隧道应变和既有隧道上方的土压力进行分析,并通过数值模拟对模型试验进行补充研究和对比验证。研究结果表明:地表位移与顶管隧道的埋置深度成反比,当新建隧道埋深小于1.5D(D为隧道直径)时,埋深对地表位移影响较大;顶管轴线两侧土体变化趋势基本对称,与顶管轴线距离越大,土体变形量越小;顶管隧道施工对既有隧道引起位移变化的影响主要集中在顶管正交于既有隧道的位置,既有隧道随着顶管隧道的顶进,逐渐呈隆起状态,并且隧道的拱腰位置隆起要早于拱顶;隧道拱顶纵向最大附加应变均发生在隧道中部即对称面位置,且离顶管隧道轴线越近,附加应变变化也越大;附加应变的变化与夹土层厚度成反比;因试验中有多种客观因素的影响,数值模拟和模型试验的结果虽在数值上有一定差异,但变化规律存在着一致性,由此进一步验证了模型试验结论的可靠性。