盾構(gòu)隧道下穿頂管通道預(yù)保護(hù)方案對(duì)比研究

史宇光，肖生明，王 艷，蒲亞君，姜 遠(yuǎn)，楊旭坤

(1.杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)管理服務(wù)中心，浙江 杭州 310015；2.浙江華東工程建設(shè)管理有限公司，浙江 杭州 310015；3.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310015；4.浙大城市學(xué)院，浙江 杭州 310015)

0 引言

隨著城市交通建設(shè)的飛速發(fā)展，城市地下空間的利用率也大幅提高，由此凸顯出了地下隧道之間的疊交穿越等問(wèn)題。盾構(gòu)法作為一項(xiàng)極為成熟的技術(shù)，掘進(jìn)速度快且較為經(jīng)濟(jì)合理，所以城市地下隧道施工多采用盾構(gòu)法施工。盾構(gòu)施工過(guò)程中，土體的開(kāi)挖卸荷會(huì)引起現(xiàn)有頂管通道產(chǎn)生不同程度的豎向位移，當(dāng)頂管通道位移變形超過(guò)極限值后，管節(jié)間的變形縫會(huì)出現(xiàn)破損而發(fā)生滲漏，甚至出現(xiàn)管節(jié)破壞，從而對(duì)鄰近頂管通道的正常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。因此，對(duì)于上跨擬建地鐵隧道的頂管通道，在施工時(shí)預(yù)先對(duì)頂管通道采取相應(yīng)預(yù)保護(hù)措施以減小頂管通道的豎向變形具有重大意義。

地鐵隧道和頂管通道施工引起地層和臨近隧道變形問(wèn)題是近些年的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。于寧等[1]通過(guò)對(duì)某軟弱地層的盾構(gòu)施工進(jìn)行有限元分析，驗(yàn)證了盾構(gòu)施工造成周圍土體變形的規(guī)律。王成華等[2]對(duì)于基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近地下管線產(chǎn)生的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。楊果岳等[3]通過(guò)FLAC3D軟件對(duì)頂管上穿引起的現(xiàn)有隧道變形進(jìn)行分析，認(rèn)為改變周圍土體彈性模量會(huì)對(duì)其位移變形產(chǎn)生較大影響。張治國(guó)等[4-5]基于Winkler地基模型提出了隧道開(kāi)挖和基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近地下隧道影響的計(jì)算方法，總結(jié)出盾構(gòu)隧道上下交疊現(xiàn)有地鐵隧道的相應(yīng)參數(shù)設(shè)定方法。黃磊[6]針對(duì)盾構(gòu)施工提出了控制土壓與地面監(jiān)測(cè)結(jié)合并嚴(yán)格把控掘進(jìn)速度的建議。劉文俊等[7]基于不同礦山開(kāi)挖方法的比較分析，認(rèn)為采用環(huán)形預(yù)留核心土法進(jìn)行開(kāi)挖對(duì)現(xiàn)有疊交管線的影響較小。張曉清等[8]對(duì)不同穿越方式進(jìn)行比較后認(rèn)為垂直下穿施工對(duì)地面建筑物的影響較低。丁智等[9]對(duì)盾構(gòu)隧道疊交施工進(jìn)行數(shù)值分析，并與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果比較得出盾構(gòu)隧道的相對(duì)中心距離會(huì)對(duì)隧道變形產(chǎn)生較大影響。蔡武林等[10]針對(duì)頂管上穿施工引起現(xiàn)有隧道變形的影響機(jī)理進(jìn)行了分析。楊艷玲等[11]基于盾構(gòu)隧道下穿頂管進(jìn)行研究，提出了頂管通道的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)和確定方法。李志南等[12]認(rèn)為并行頂管上穿既有盾構(gòu)隧道時(shí)，在穿越區(qū)間正上方施加混凝土蓋板會(huì)減少后續(xù)施工對(duì)已有隧道的不利影響。沈俊等[13]驗(yàn)證了克泥效對(duì)疊線盾構(gòu)隧道的作用，認(rèn)為盾構(gòu)施工時(shí)在穿越區(qū)間正上方進(jìn)行加固處理對(duì)控制現(xiàn)有隧道的變形極為有利。翟志國(guó)等[14]基于實(shí)際工程監(jiān)測(cè)認(rèn)為MJS工法加固可以極大減小開(kāi)挖支護(hù)施工對(duì)盾構(gòu)隧道管片的影響。魏綱等[15-16]對(duì)疊交地下管線受力機(jī)理進(jìn)行分析，將理論彎矩與極限彎矩區(qū)分開(kāi)，總結(jié)出了盾構(gòu)隧道施工時(shí)現(xiàn)有隧道位移和受力變化的規(guī)律。但是以往的研究主題都傾向于被動(dòng)保護(hù)，若是可以事先對(duì)頂管采取加固保護(hù)措施，則可以大大減少后續(xù)施工帶來(lái)的不確定性，因此一些學(xué)者進(jìn)行了預(yù)保護(hù)方面的研究。張林[17]認(rèn)為盾構(gòu)隧道下穿矩形頂管通道工況下，頂管通道管節(jié)錯(cuò)臺(tái)影響最大的位置是盾構(gòu)隧道下穿的區(qū)域。魏綱等[18]對(duì)平行穿越地下綜合管廊預(yù)保護(hù)方案進(jìn)行分析比較。崔允亮等[19]針對(duì)橫向穿越地下綜合管廊提出了一種地下綜合管廊的預(yù)保護(hù)方案。

以往頂管通道運(yùn)營(yíng)過(guò)程中遇到盾構(gòu)隧道下穿施工，往往采取盾構(gòu)施工參數(shù)調(diào)控或打設(shè)隔離樁等措施對(duì)頂管通道進(jìn)行保護(hù)。但隨著地下空間規(guī)劃水平的提高，我們現(xiàn)在可以在頂管通道施工時(shí)，依據(jù)后續(xù)地下交通設(shè)計(jì)的規(guī)劃提前對(duì)頂管通道采取預(yù)保護(hù)措施。以往研究對(duì)于上跨擬建隧道的頂管通道的預(yù)保護(hù)工程實(shí)例和研究比較少，目前此類工程越來(lái)越多，其預(yù)保護(hù)方案亟需深入研究。本文以盾構(gòu)隧道下穿頂管通道區(qū)間工程為例，提出了一種新的預(yù)保護(hù)方案用來(lái)保護(hù)現(xiàn)有的頂管通道正常運(yùn)營(yíng)，并采用數(shù)值分析方法對(duì)多種預(yù)保護(hù)方案進(jìn)行了比較研究，驗(yàn)證了所采用的預(yù)保護(hù)方案的合理性和優(yōu)越性。其研究成果將會(huì)對(duì)隧道疊交穿越預(yù)保護(hù)工程的施工具有一定指導(dǎo)意義，在城市地下交通建設(shè)方面具有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。

1 工程概況

1.1 工程背景

本文以某頂管通道施工上跨擬建盾構(gòu)隧道為例進(jìn)行研究[如圖1(a)所示，取2#通道為研究對(duì)象]。頂管通道總長(zhǎng)72.73 m，設(shè)計(jì)外尺寸為6 m×4 m，內(nèi)部尺寸為4.5 m×2.5 m，頂管混凝土強(qiáng)度為C50。盾構(gòu)隧道頂部距離頂管通道底板最小距離為2.02 m，雙線盾構(gòu)隧道平行，中心間距13 m，環(huán)寬為1.5 m，管片混凝土強(qiáng)度為C50。

(a)總體平面布置圖

為避免后期盾構(gòu)隧道施工對(duì)上部頂管通道造成不利影響，在頂管施工階段對(duì)機(jī)場(chǎng)快線穿越區(qū)間提前采用水泥土加固措施，避免后續(xù)盾構(gòu)開(kāi)挖導(dǎo)致頂管通道的豎向變形超過(guò)了10 mm預(yù)警值。擬建隧道下穿區(qū)域需要避讓現(xiàn)狀管線及建構(gòu)筑物，所述水泥土加固使用φ800 mm@600 mm高壓旋噴樁門式加固，為減少加固期間對(duì)周邊環(huán)境擾動(dòng)，噴射注漿采用二重管法，水泥摻入比不應(yīng)小于25%，要求28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值qu≥0.8 MPa，滲透系數(shù)小于10-7cm/s。高壓旋噴樁施工采用P42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比0.8，空氣壓力0.7 MPa，注漿壓力25～30 MPa，提升速度10～20 cm/min，旋轉(zhuǎn)速度15～20 r/min，分段提升噴射搭接長(zhǎng)度10～15 cm。加固豎向范圍為區(qū)間隧道頂1 m以上的6 m深度范圍，具體布置如圖1(b)所示。同時(shí)始發(fā)井、接收井內(nèi)側(cè)圍護(hù)樁止水工藝采用雙軸攪拌樁與直徑800 mm高壓旋噴樁嵌縫止水工藝。

1.2 工程地質(zhì)

該工程場(chǎng)地屬于海積相堆積平原地貌，地形平坦，地面自然高程5.17～5.43 m。頂管通道施工范圍地基土從上至下地層主要有：碎石填土、素填土、灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉砂、灰色粉質(zhì)黏土。頂管通道施工范圍各土層物理參數(shù)如表1所示，其中T為層厚，μ為泊松比，γ為容重，Es為壓縮模量，c為土體黏聚力，φ為土體內(nèi)摩擦角。

表1 各土層物理參數(shù)

1.3 水文地質(zhì)

工程場(chǎng)地淺層地下水屬孔隙性潛水，主要賦存于上部填土、粉質(zhì)黏土及砂質(zhì)粉土中，補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水及地表水，地下水位隨季節(jié)性變化，勘探期間測(cè)得水位埋深1.20～1.90 m，對(duì)應(yīng)高程為3.66～4.56 m。地表水體主要為施工場(chǎng)地西側(cè)備塘河，屬運(yùn)河水系，河道坡度小且水流緩慢，屬淤積型河道，河道有養(yǎng)護(hù)通航需求常年水位標(biāo)高3.40 m，50 a一遇洪水位標(biāo)高5.09 m，近河道路面標(biāo)高6.3～6.8 m，規(guī)劃河底標(biāo)高1.0 m，河道靠近施工場(chǎng)地一側(cè)河底實(shí)測(cè)標(biāo)高2.22～3.19 m。

2 預(yù)保護(hù)方案與數(shù)值模擬

2.1 預(yù)保護(hù)方案

針對(duì)擬建盾構(gòu)隧道下穿頂管通道的工況，本文提出一種新型旋噴樁加固的預(yù)保護(hù)方案，為研究不同預(yù)保護(hù)方案對(duì)上部頂管通道位移變形的控制效果，設(shè)置3種不同工況進(jìn)行有限元對(duì)比分析：工況1無(wú)預(yù)防護(hù)方案；工況2僅使用水平加固體，即預(yù)保護(hù)方案一(如圖2所示)；工況3則同時(shí)使用水平加固體聯(lián)合豎向加固體，即預(yù)保護(hù)方案二(如圖3所示)。

圖2 水平加固體(工況2)

圖3 門型加固體(工況3)

以上所述加固體均采用φ800 mm@600 mm高壓旋噴樁施工而成，水平加固體的橫斷面的長(zhǎng)、寬、高分別為：28.17 m×8 m×6 m，水平加固體的底面距離盾構(gòu)隧道頂1 m。豎向加固體設(shè)計(jì)共3個(gè)，分別位于盾構(gòu)隧道規(guī)劃線路的中間和兩側(cè)，實(shí)際工況中(工況3)豎向加固體頂部與水平加固體底部相連，豎向加固體的寬度為8 m，豎向長(zhǎng)度為9.44 m，3個(gè)豎向加固體的厚度分別為：2、4.1、3.2 m，工況3的加固體總體呈“門”型。

2.2 數(shù)值模型

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察的土體參數(shù)和施工設(shè)計(jì)，本文選用MIDAS-GTS-NX有限元軟件來(lái)模擬雙線盾構(gòu)隧道下穿現(xiàn)有頂管通道區(qū)間路段，三維模型整體尺寸為60 m×30 m×39 m，總計(jì)12萬(wàn)單元。矩形頂管通道采用三維實(shí)體單元模擬，取疊交穿越區(qū)間X軸方向的40節(jié)，長(zhǎng)度60 m，管節(jié)環(huán)寬為1.5 m。采用旋噴樁對(duì)盾構(gòu)下穿區(qū)間施加預(yù)保護(hù)措施(實(shí)際工況為旋噴樁門式加固)。盾構(gòu)隧道穿越長(zhǎng)度取穿越頂管通道中心Y軸方向30 m，隧道環(huán)寬1.5 m，環(huán)厚0.4 m，其管片和盾殼均用二維板單元模擬。

2.3 計(jì)算參數(shù)

建立三維有限元模型，地層選用修正摩爾-庫(kù)倫本構(gòu)關(guān)系，擬建盾構(gòu)施工主要在第4層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土地層，頂管通道及盾構(gòu)隧道采用彈性本構(gòu)，采用屬性變換的方法模擬盾構(gòu)隧道的注漿層。頂管管節(jié)接口形式為“F”型承插式接頭，每節(jié)管節(jié)安裝前，都需先黏貼止水圈、膠合板、注漿管及注漿孔堵頭，管節(jié)與管節(jié)的接口部分按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行嵌填。考慮到實(shí)際施工中頂管各相鄰管節(jié)間均設(shè)置有變形縫，因此本模型使用界面單元來(lái)模擬管節(jié)間變形縫，在管節(jié)拼接處兩側(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接還原，在頂管各相鄰管節(jié)間設(shè)置界面單元，界面單元的法向剛度模量為10 000 kN/m3。基于盾構(gòu)隧道下穿頂管通道的實(shí)際工況，對(duì)盾構(gòu)隧道下穿區(qū)域使用旋噴樁加固，模型中將之換算為三維實(shí)體單元(具體參數(shù)見(jiàn)表1)，模型中相應(yīng)結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示。

表2 結(jié)構(gòu)模型參數(shù)

施工階段定義盾構(gòu)掘進(jìn)推力取值為157 kPa，盾尾注漿壓力取值為26 kPa，采用等效均勻分布力來(lái)模擬。盾構(gòu)隧道下穿頂管通道施工的模擬工序如下：

①激活地層單元、頂管原位土體及相對(duì)應(yīng)的預(yù)保護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行初始場(chǎng)應(yīng)力平衡且位移清零；②鈍化頂管土體并激活頂管管節(jié)及界面單元；③再次進(jìn)行場(chǎng)應(yīng)力平衡并位移清零；④鈍化擬建盾構(gòu)隧道第1、2環(huán)土層，并同時(shí)激活盾殼及相應(yīng)荷載；⑤鈍化第3、4環(huán)土層和1、2環(huán)盾殼，同時(shí)激活第3、4盾殼、管片和注漿層并激活掘進(jìn)推力和注漿壓力。

如此循環(huán)④和⑤施工階段，以模擬盾構(gòu)隧道施工過(guò)程，采取先左線、后右線的施工步驟，隧道開(kāi)挖中單次開(kāi)挖2環(huán)3 m，共20個(gè)開(kāi)挖階段?？紤]到盾構(gòu)掘進(jìn)單次鈍化長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)所造成的應(yīng)力釋放與實(shí)際工程不符，因此在數(shù)值分析后處理中使用LDF(卸載分項(xiàng)系數(shù))以減少此類問(wèn)題帶來(lái)的影響。

2.4 模擬結(jié)果分析

以實(shí)際工況(工況3)為例，數(shù)值模型計(jì)算結(jié)束后，提取施工結(jié)束時(shí)頂管通道的豎向位移云圖(見(jiàn)圖4)和旋噴樁門式加固的豎向位移云圖(見(jiàn)圖5)，雙線盾構(gòu)隧道穿越區(qū)域頂管通道的最大豎向位移分別為-4.82、-5.09 mm，頂管兩端位移變形可忽略不計(jì)，整體沉降規(guī)律符合雙Peck公式預(yù)測(cè)[17]。

圖4 頂管豎向位移云圖

圖5 門式加固豎向位移云圖

旋噴樁門式加固的最大豎向位移產(chǎn)生于盾構(gòu)隧道下穿區(qū)間的正上方，最大豎向位移達(dá)到-6.33 mm，3個(gè)支柱底端向均有朝盾構(gòu)隧道穿越區(qū)域產(chǎn)生一定的隆起變形，但變形幅度極其微小，這是盾構(gòu)施工過(guò)程中開(kāi)挖土體造成的土層損失所引起的。根據(jù)施工設(shè)計(jì)中頂管通道沉降10 mm的預(yù)警值，后期盾構(gòu)隧道下穿施工引起的現(xiàn)有頂管通道沉降符合標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明實(shí)際工程采用的門型旋噴樁加固措施控制效果顯著。

3 預(yù)保護(hù)效果對(duì)比分析

3.1 頂管沉降控制效果分析

為研究不同保護(hù)措施下頂管通道的豎向變形控制效果，取數(shù)值模型從頂管通道左端起40個(gè)節(jié)點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。提取工況1、工況2和工況3頂管通道最大沉降曲線(如圖6所示)。按照先左線后右線的施工步驟，總計(jì)20個(gè)盾構(gòu)施工階段，取各階段頂管通道最大沉降點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比。左線盾構(gòu)前進(jìn)至頂管通道的正下方中心點(diǎn)，此時(shí)3種工況最大沉降值分別為-11.34、-8.36、-3.05 mm，工況1此時(shí)的豎向位移已超過(guò)10 mm的預(yù)警值，工況2相比較工況1的豎向位移僅減少26.28%。當(dāng)左線隧道貫通時(shí)頂管通道的豎向位移分別為-10.24、-9.32、-3.90 mm，工況1和工況2的豎向位移在盾構(gòu)駛離頂管通道正下方中心點(diǎn)時(shí)均有小幅度回升，而工況3的豎向位移增加了27.87%。盾構(gòu)穿越施工結(jié)束時(shí)，雙線盾構(gòu)穿越的疊加影響也愈發(fā)明顯，此時(shí)工況1和工況2的豎向位移已經(jīng)分別為-12.21、-11.61 mm，二者都超過(guò)了10 mm的預(yù)警值，而工況3的豎向位移為-5.63 mm。由比較結(jié)果分析可知工況2所采取的水平加固方式對(duì)頂管豎向位移的控制效果不佳，最終沉降值相比較工況1僅減少了4.91%，但仍超出了10 mm的沉降預(yù)警值。工況3中頂管通道在旋噴樁門式加固的預(yù)保護(hù)措施下，豎向位移僅有工況1的46.11%，由此可見(jiàn)不同的旋噴樁加固方式對(duì)其頂管通道豎向位移的控制效果也是不同的。

圖6 最大豎向位移變化對(duì)比

雙線隧道貫通時(shí)頂管的整體沉降對(duì)比如圖7所示，3種工況下的頂管沉降呈現(xiàn)出兩端小中間大，頂管通道的最大沉降出現(xiàn)在右線盾構(gòu)穿越區(qū)域，左線隧道貫通時(shí)在二個(gè)沉降峰值間出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，雙線隧道貫通時(shí)，頂管的整體沉降槽曲線接近“W”形，符合以往類似工程的實(shí)際監(jiān)測(cè)規(guī)律[17]。

圖7 雙線貫通時(shí)頂管整體沉降

工況1和工況2下雙線盾構(gòu)穿越區(qū)域的頂管通道不均勻沉降問(wèn)題突出，容易造成頂管通道管節(jié)間變形縫損壞發(fā)生滲漏。工況2的水平加固體對(duì)頂管通道的控制效果相較于無(wú)預(yù)防護(hù)雖然有所提升，但其模擬結(jié)果仍舊不符合設(shè)計(jì)要求。工況3旋噴樁門式加固作用下的頂管整體沉降曲線斜率較小，不均勻沉降得到了極有效的控制，由此可見(jiàn)在雙線盾構(gòu)穿越區(qū)域采用旋噴樁門式加固對(duì)頂管通道的預(yù)保護(hù)起到十分重要的作用。

3.2 地表沉降分析

由工程規(guī)劃已知文輝路段地表建筑物密集，并且該區(qū)間地下交通狀況復(fù)雜，為驗(yàn)證預(yù)保護(hù)措施下擬建盾構(gòu)隧道的后期施工不會(huì)對(duì)地表建筑產(chǎn)生較大影響，因此對(duì)3種工況下的地表沉降曲線進(jìn)行對(duì)比分析(如圖8所示)，工況3為門型旋噴樁預(yù)保護(hù)措施下的地表沉降曲線，測(cè)點(diǎn)10處于雙線盾構(gòu)穿越的中心處，3種工況的地表沉降在雙線隧道貫通時(shí)均達(dá)到峰值，分別為-26.73、-21.6、-15.64 mm。采用水平加固體預(yù)保護(hù)方案地表沉降為無(wú)預(yù)保護(hù)方案地表沉降的80.8%；采用門型加固預(yù)保護(hù)方案地表沉降為無(wú)預(yù)保護(hù)方案地表沉降的58.5%。由此可見(jiàn)，旋噴樁門型加固可以有效減少因盾構(gòu)施工帶來(lái)的地表豎向位移。地表的豎向位移在遠(yuǎn)離盾構(gòu)穿越區(qū)間向頂管通道兩端逐漸減少，整體呈現(xiàn)為兩端小中間大的“V”形沉降曲線。根據(jù)以往類似工程經(jīng)驗(yàn)可知，雙線盾構(gòu)穿越時(shí)地表的最大沉降往往處于雙線隧道中心處，說(shuō)明了采用MIDAS-GTS-NX進(jìn)行的數(shù)值分析符合實(shí)際工程施工規(guī)律，采取旋噴樁門式加固對(duì)于此類工程中控制地表沉降量是十分必要的，并且旋噴樁的加固形式對(duì)沉降量控制效果的影響也至關(guān)重要。

圖8 雙線貫通地表沉降

3.3 實(shí)測(cè)對(duì)比驗(yàn)證

考慮到現(xiàn)有建筑會(huì)受到盾構(gòu)下穿施工帶來(lái)較大變形的風(fēng)險(xiǎn)，并且在下穿施工階段需要對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化調(diào)整，在穿越區(qū)間的地表設(shè)置20個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)頻率為1 d 2次，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖9所示。為了驗(yàn)證雙線隧道下穿矩形頂管通道模型計(jì)算結(jié)果的可靠性，選取隧道下穿施工時(shí)穿越區(qū)間的地表沉降進(jìn)行對(duì)比分析，地表沉降曲線對(duì)比如圖10所示(實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)均來(lái)自隧道下穿施工監(jiān)測(cè)匯總，頂管通道于2021年9月建成，該區(qū)間盾構(gòu)隧道下穿施工于2021年10月完成)。從對(duì)比結(jié)果可以看出：本文所建立的數(shù)值模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)曲線的吻合度較高，說(shuō)明了本文模型的計(jì)算結(jié)果可以為實(shí)際工程施工提供借鑒。

圖9 監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布

圖10 模型計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值對(duì)比

4 結(jié)論

本文基于雙線盾構(gòu)下穿施工對(duì)現(xiàn)有頂管通道產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，提出了頂管通道的預(yù)保護(hù)設(shè)計(jì)方案，利用MIDAS-GTS-NX有限元軟件進(jìn)行數(shù)值分析，模擬了不同預(yù)保護(hù)方案對(duì)上部頂管通道的位移控制效果，最終得到以下結(jié)論：

a.在頂管通道施工時(shí)采取旋噴樁門式加固的預(yù)保護(hù)方案，盾構(gòu)施工所造成的頂管通道沉降量得到了有效控制。頂管通道的最大沉降為-5.63 mm，僅是10 mm預(yù)警值的56.32%，控制效果相比較其他預(yù)保護(hù)措施有了明顯提升，旋噴樁門式加固會(huì)對(duì)頂管通道的豎向變形有重要影響，在軟土地區(qū)頂管通道預(yù)保護(hù)等類似工程中極為重要。

b.雙線隧道貫通后，頂管的整體沉降槽曲線接近“W”形。旋噴樁門式加固相比較其他加固方式可以有效控制疊交區(qū)間頂管通道的整體沉降和不均勻沉降。工況2的水平加固方式對(duì)頂管通道整體沉降及地表沉降的控制效果不明顯，其沉降峰值仍大幅高于預(yù)警值。

c.雙線盾構(gòu)下穿施工引起的地表最大沉降處于雙線盾構(gòu)穿越的中心區(qū)域。地表沉降體現(xiàn)為“V”形曲線，并且工況3的控制效果明顯優(yōu)于工況1、工況2。