地铁盾构小净距隧道净距影响

地铁盾构小净距隧道净距影响

曾展蔚

广东华隧建设集团股份有限公司

摘要：文章主要从盾构小净距隧道净距影响模型试验出发，并且由于篇幅原因简述了地铁盾构小净两隧平行时净距影响，旨在与广大同行共同探讨学习。

关键词：地铁盾构；小净距隧道；净距影响

一、盾构小净距隧道净距影响模型试验

1.量测设备及测点布置

模型试验需对衬砌位移及应变相关数据进行采集。

（1）隧道衬砌应变

为采集在试验过程中隧道衬砌应变，在PVC管内外两侧粘贴3组共计48片应变片。采用应变片型号为BFH120-3AA，电阻值为120Ω，基底尺寸为6.9×3.9mm。为减小边界效应，3组应变片布置在隧道前进方向中点间隔8cm的三个断面上，每个断面布置8对应变片，应变片断面布置如图1-1所示。试验中通过DH3816静态应变测试仪进行应变数据采集，应变测试仪如图1-1所示。

图1-1应变片横断面布置图，以及DH3816静态应变测试仪

2.隧道衬砌位移

通过数字位移计对隧道衬砌结构位移数据进行采集，由于模型隧道直径尺寸仅为200mm，故只能布置两个位移计，分别用于测量拱顶和右拱腰位移数据。位移计布置如图1-2所示。

图1-2衬砌位移测点布置图

3.试验工况

模型试验中，通过改变右线即新建隧道与左线即既有隧道的相对位置，从而研究其开挖对既有隧道受力的影响。模型试验过程中开挖工况如表1.1所示。其中1、2、3研究两隧道重叠，净距分别为2m、3m、4m时，右（上）线开挖对左（下）线的影响；4、5、6研究两隧道平行，净距分别为2m、3m、4m时，右线开挖对左线的影响。

表1.1模型试验工况表

4.试验过程

（1）试验准备

①对应变片电阻进行测试，确定测试原件参数。②对PVC管每个断面粘贴8组应变片，均匀布置在内外两侧。③在同材料PVC管上粘贴应变片作为温度补偿片。④根据试验设计确定开孔位置，切割木板。

（2）实验步骤

①安放木板并填土至左线隧道模型底部高度处。②放置隧道左线模型，继续填土至右线隧道底部高度处。③向右线隧道内填土后将其放置于设计高度处。④对隧道上部土体进行逐层填实。⑤在左线隧道内安放好位移计。⑥固结24小时。⑦连接测试系统，记录初始值，位移计清零。⑧模拟右线隧道开挖，待稳定后记录各项数据。

二、地铁盾构小净两隧平行时净距影响

不同净距条件下，右线隧道开挖并施做衬砌后地表沉降如图2-1所示。沉降记录点为地表距隧道结构中心沿水平方向0~8m范围。两隧水平时，不同净距条件下，地表沉降对比如图2-2所示。

图2-1不同净距条件下地表沉降图

图2-2不同净距条件下地表沉降对比图

由图示计算结果分析可得如下结论：

（1）两隧平行时，随净距从1m增大到5m，右线隧道开挖对左线隧道影响呈减弱趋势；

（2）两隧平行时，随净距从1m增大到5m，地表沉降呈减小趋势，最大沉降由9.78mm减小到7.62mm。

（3）两隧平行时，不同净距条件下，右线隧道开挖对左线隧道衬砌拱顶拱底位移影响不是特别显著，当净距从1m增大到5m，左线隧道衬砌拱顶拱底最终位移分别从-12.04mm和27.32mm变化为和-12.02mm和26.13mm；左线隧道左右拱腰最终位移大致呈减小趋势，左右拱腰位移分别从-6.40mm和-2.94mm变化为-4.56mm和-3.06mm。右线隧道开挖使左线隧道呈拱顶拱底向内收缩左右拱腰向外拉伸的变形趋势，且左线隧道有整体轻微向左侧变形的趋势。

（4）两隧平行时，随着净距增大，右线隧道开挖引起的左线隧道衬砌位移变化值基本呈递减趋势，说明随净距从1m增大到5m，右线隧道开挖对左线隧道衬砌位移影响逐渐减弱。

三、结论与展望

1.结论

笔者主要得到以下结论：

（1）衬砌位移与净距的关系

在1倍洞径（6m）范围内，随两隧净距增大，右线隧道开挖对左线隧道衬砌位移影响基本呈减弱趋势。两隧重叠时，右线隧道位于左线隧道上方，其对拱顶拱底衬砌位移影响强于左右拱腰，且拱顶所受影响最为显著，左线隧道衬砌呈拱顶拱底拉伸左右拱腰收缩的变形趋势，同时由于开挖卸荷，左线隧道衬砌整体呈上浮趋势；两隧平行时，右线隧道开挖对左线隧道衬砌左右拱腰位移影响更为显著，特别是右拱腰，左线隧道衬砌整体呈拱顶拱底收缩左右拱腰拉伸的变形趋势。

（2）衬砌内力（弯矩和轴力）与净距的关系

在1倍洞径（6m）范围内，随两隧净距增大，右线隧道开挖对左线隧道衬砌内力影响大体呈减弱趋势。两隧重叠和平行时，右线隧道开挖对左线隧道衬砌影响规律大致与对衬砌位移影响规律一致。总的来说，左线隧道靠近右线隧道一侧衬砌内力所受影响更大。故在实际工程中，当两隧重叠时，应重点关注拱顶衬砌受力情况；而当两隧水平时，则应重点关注右拱腰衬砌受力情况。同时，由于拱底所受地层应力一直较大，也应重点关注。

2.进一步研究展望

本文在模型试验和数值计算过程中对地层参数进行了一些简化，由于缺少现场系统的实测数据，数值计算采用的地层参数同模型试验一致以便进行对比，若条件允许，根据现场实测数据进行数值计算设计，并与之对比，将更为理想。

参考文献：

[1]邱文敏.试析地铁盾构小净距隧道施工影响分析[J].电子技术，2018（11）

[2]李明亮.地铁隧道沉降规律多因素分析[J].自然科学，2014（9）

[3]欧海军.小议地铁盾构小净距隧道净距影响[J].建筑学，2017（6）