盾构下穿施工对既有隧道影响的数值模拟

既有地铁隧道受下穿施工的影响研究摘要：随着城市轨道交通的大规模建设，地铁隧道被新建地铁线路或类似地下结构的下穿施工工程案例与日俱增，如何合理地分析下穿施工对地铁隧道的影响程度，采取针对性的工程措施将下穿影响控制在安全范围内，是目前下穿既有地铁隧道工程领域面临的主要技术瓶颈。

在本文中，分析了隧道埋深、下穿影响范围和下穿影响程度等因素对既有盾构法隧道、复合式支护隧道及明挖明挖现浇箱型结构的影响。

关键词：下穿施工；既有隧道中图分类号：u455文献标识码： a 文章编号：abstract：with the large-scale construction of city track traffic, the engineering cases that subway tunnel under construction by the new subway lines or similar underground structure are growing with each passing day, how to effectively analyse the influence degree of under construction to metro tunnel, to take targeted measures to control the influence of under construction in a safe range, is the main technical bottleneck of the current undercrossing existing subway tunnel engineering. this artcle analysises the influence of the buried depth of tunnel, crossing under the influence scope and the reduction degree of influence factors to shield tunnel, composite supporting tunnel and theexcavation and cast-in-place box type structure.keywords：subway protection；the existing subway tunnel 前言如果说二十世纪是地上工程蓬勃发展的世纪，那么二十一世纪必将是地下工程的世纪。

地铁盾构隧道下穿高速铁路高架桥影响分析摘要：结合地铁工程实例，借助Midas GTS-NX有限元软件分别对地铁隧道盾构下穿铁路高架桥进行三维数值仿真，并通过现场监测数据对数值模拟结果进行对比验证，证明数值模拟分析方法真实可靠，对类似工程具有一定借鉴意义。

关键词：盾构隧道下穿高速铁路高架桥影响分析中图分类号文献标识码文章编号1 引言在盾构隧道下穿高架桥过程中，会对地层产生作用，造成内力发生改变，严重情况下极易造成桩端承载力丧失，对桥梁上部结构造成重大安全隐患。

因此，对于类似盾构隧道下穿高架桥等特殊工况，需进行专项安全性分析研究。

本文借助Midas GTS-NX有限元软件不同工况下地铁隧道盾构下穿高速铁路高架桥进行三维数值仿真，并通过现场监测对数值模拟结果进行对比验证。

2工程概况地铁17号线北神树站～朝阳港站盾构区间为单洞单线圆形隧道，外径6.4m，管片厚度0.3m，属浅埋隧道。

根据区间施工单位的工程筹划，施工拟投入两台盾构，分别先后完成左线区间和右线区间掘进，掘进方向为北神树站到朝阳港站方向，掘进速度约为每天8~10环。

3 数值计算由于土体力学的复杂性以及施工对周边环境影响的多面性，采用常规手段难以合理的把握区间施工期间对既有高速铁路的影响。

本文采用MIDAS GTSNX软件针对盾构区间下穿京津城际铁路高架桥桩基进行三维数值计算。

3.1计算模型盾构区间单洞洞宽为6.4m，线间距为13m，施工投入两台盾构，先后完成左线区间和右线区间掘进，区间结构距离左右桩基最小距离分别18.1m、18.5m，区间拱顶覆土约8.0m。

在满足精度的前提下对模型进行简化，模拟盾构推进过程，计算模型见下图1。

图1数值模型3.2参数及边界条件土体采用修正摩尔-库伦弹塑性本构模型。

盾构管片、盾壳采用板单元，弹性模型；同步注浆以及浆液与土体的作用，采用应力释放程度和等代层来考虑，等代层采用弹性模型；承台采用实体单元，弹性模型；桥梁等效为荷载作用于承台；桥桩采用嵌入式桁架单元模拟；洞内二次深孔加强注浆采用实体单元提高土体参数、修正摩尔-库伦模型模拟。

基于Plaxis的盾构隧道侧穿建筑物桩基的数值研究摘要：某区间侧穿一高层建筑物的裙楼，距楼桩基最小净距不足2m，盾构法隧道施工存在较大风险。

利用有限元软件PLAXIS-GiD对比分析了加固前后盾构隧道对裙楼桩基变形的影响。

分析表明，加固后盾构隧道对于桩基稳定更为有利，最大沉降减小幅度为29.76%，最大垂向倾斜度减小幅度为34.09%，最大水平倾斜度减小幅度为29.35%。

研究成果不但对工程施工有重要的指导意义，而且丰富了盾构隧道侧穿既有建构筑物的研究。

关键词：轨道交通；盾构隧道；桩基；数值模拟引言随着我国城市化进程的加快和城市建设的蓬勃发展，以地铁为代表的轨道交通越来越受到人们的重视。

盾构法以其独有的特点被广泛应用于地下铁道以及越江隧道的施工建设。

然而，城市高楼密集地下构筑物分布复杂，人们尤其关心地铁隧道施工对城市已有构筑物的影响。

准确预测及现场的量测由于施工引起的地层变形及其影响范围对施工安全和设计都是十分重要的[1-3]。

图1 区间与建筑物平面关系图现有研究大多数集中于盾构施工对周边地表建筑物的影响，主要采用了有限元数值模拟方法进行研究[4]。

对于盾构隧道施工对地下桩基影响的研究却鲜有报道。

本文利用PLAXIS数值模拟软件对某盾构区间隧道侧穿一高层裙楼进行了研究，对比分析了裙楼桩基加固与否的变形与位移开展情况。

研究成果对于指导施工具有重要的实际意义。

1 工程概况某区间隧道盾构施工侧穿一高层楼房的裙楼。

楼房为框架结构，靠北侧为裙楼地上3层。

裙楼桩基为人工挖孔桩，直径1.2m，长度约20~22m。

区间隧道走向与该裙楼桩基布置基本平行，区间隧道整体位于裙楼北侧，侧穿长度约70m。

与区间隧道距离较近近的裙楼桩基有9根，其最小净距不足2m，采用盾构法施工风险较大。

因此必须分析区间隧道施工对裙楼的影响并提出相应保护措施、施工方案及应急预案，以确保盾构施工过程中区间隧道和上部建筑物的安全。

本段区间地面较平坦，为湘江Ⅲ级冲积阶地。

64工业安全与环保I ndus t r i al Saf et y a nd Envi r onm e nt alPr o t ect i on2013年第39卷第7期Jul y 2013武汉盾构施工对地表及建筑物影响数值模拟预测研究*薛志佳1，3赵云胜2何华刚2(1．大连理工大学土木工程学院岩土工程研究所辽宁大连116024；2．中国地质大学工程学院安全工程系武汉430074；3．中国地质大学工程学院勘查技术与工程系武汉430074)摘要为了探究武汉4号线拟建地铁工程盾构施工对地表及周围建筑物沉降的安全性影响，选取某工程地质剖面研究对地表沉降的影响，并特选取该地铁盾构工程埋深较浅处的邻近建筑物进行研究。

采用三维数值模拟软件进行实体化建模。

并根据相关规范编制安全性判读软件，将所得结果导入后得出结论：盾构施工对建筑物的影响在规范允许范围内。

关键词地铁盾构施工数值模拟安全性T he N um er i calS i m ul a t i on Pr e di ct i on f or t he I m pact of Wuha n Shi e l d C ons t r uct i onont he Sur f ac e and Bl l i ldi 雌X U E Zl fij ial3Z H A O Y um hen92H E H ung an92(1．1nst ／t ut eof ＆吣d 删Engineer ing ，&hoolofC i dlEngi nee ri ng ，D a l i an U nit 圯r s it yof T 翻m ol ogyDal i an ，丽吼刺116024)A bst r actI n or de r t o expl or e t he secu r i t y i m p l i c at i on s of t he pr opos e d s ub w aypm j ectshi e l d con st r uct i o n of W uhan L i ne 4o nt he del x 培i t i on st af ac e a ndt he 鲫删D u 砌I 唱bui ldi ngs ，anengi nee r i nggeol ogi c al pr ofi l e is sel ect ed t o st udy it s i m pacto nsur f ace st t h ei donce a nd al so speci al l y t he 删,undm g bI I dd 吨d t he s hanow pl ac e f ort he m e t r o shi e l d cons t r uct i on i s s de ct edf or r es ea rc h ．The t hr ee —di m ensi onal num er i c alsi m ul a t i on sof t w a r e is used f or phy si c al m odel i Il g ．The saf et y i nt er pr e t at i onsof t w a r e is c om pi l ed bas edO nr el ev ant r eg ul at i o ns a nd t he r es u l t s s how t hat t he i m pact sof shi e l d co nst r u ct i onar ei n t he al-l ow a bl e r a nge of speci 矗cat i on s ．K eyW or ds m et r oshi el d co nst r u ct i on num er i c al si m ul at i onsaf et y0引言虽然盾构法依据其安全性好、机械化程度高成为地铁施工的主要方法，但是地铁盾构施工不可避免地会对周围土体产生不同程度的扰动，导致地层损失和地应力的重新分布，引起地表沉降，进而会促使建筑物发生沉降。

山 西建筑SHANXI ARCHITECTURE第47卷第12期2 2 2 1年6月Vod 47 Nc. 12Jun. 2021• 127 •DOI ：12. 1372/j. cudt. 1029-0525.3021.12.447盾构施工对地表沉降影响数值模拟研究唐光生3田雪萍2(•中交第四公路工程局有限公司，北京100022； 2.长安大学，陕西西安712291)摘 要:为揭示盾构施工过程对地表沉降的影响，以某地铁东部市场至拱星墩区间盾构施工工程为背景，运用ABAQUS 对不同土质、土体相关参数、盾构推进进尺、上部结构刚度进行数值模拟分析，通过改变参数数值，研究地表沉降规律。

试验结果表明：不同土质的地表沉降曲线区别较大，其本质是各类土体相关参数的不同引起的地表沉降差异;地表竖向沉降值随着土体力学参数的增大而逐渐减小;随着盾构推进距离的增加地表竖向沉降值在增大，并且呈一定的线性关系;在沉降槽宽度系数以内，地表竖向沉 降值随着土体上部建筑物结构刚度的增大而逐渐减小;在沉降槽宽度系数以外的一定范围内，地表竖向沉降值随着土体上部建筑物结构刚度的增加而逐渐增加。

关键词:盾构施工,数值模拟,地表沉降,沉降槽宽度系数中图分类号:U455.43 文献标识码:A文章编号:1025-0522 (2021) 19-0197-040引言地铁隧道盾构法施工由于对周围岩土地层产生了扰动,使得隧道四周岩土体应力得到释放,从而导致土体发生 位移，引起地表沉降。

目前,对于盾构单线隧道施工情况 下，地表沉降规律、沉降槽的形式和地表沉降预测方法［2］,国内外许多研究者各自提出了相应的研究成果。

唐晓武 等⑻通过研究实际工程中的粉砂土层,分析盾构与土体之间相互作用引起的地表沉降特性，得出盾构施工中拱起的 产生与盾构机壳的摩擦直接相关，而地表沉降与盾尾空隙 相关。

魏纲妙3指出土体损失率与土质情况、施工质量和隧道埋深直接相关，建立了盾构法隧道统一土体移动模型， 并对盾构法隧道地面沉降槽宽度系数的取值进行了研究。

盾构隧道下穿地铁车站影响分析及控制措施目录一、内容简述 (2)1. 研究背景与意义 (2)1.1 工程背景介绍 (3)1.2 研究缘由及必要性 (4)2. 研究范围与目标 (5)2.1 研究范围界定 (6)2.2 研究目标设定 (7)二、盾构隧道下穿地铁车站现状分析 (7)1. 工程概况 (8)1.1 工程基本资料 (9)1.2 施工环境与条件 (10)2. 盾构隧道与地铁车站关系分析 (11)2.1 相对位置关系 (13)2.2 交互影响分析 (14)三、盾构隧道下穿地铁车站影响分析 (15)1. 对地铁车站结构的影响 (16)1.1 应力应变分析 (16)1.2 结构安全性评估 (17)2. 对地铁运营的影响 (19)2.1 运营安全分析 (20)2.2 列车运行干扰分析 (22)3. 对周围环境的影响 (23)3.1 地面沉降与隆起分析 (24)3.2 周边建筑物及设施影响评估 (25)四、盾构隧道下穿地铁车站控制措施研究 (27)1. 施工前的准备工作 (28)1.1 地质勘察与风险评估 (29)1.2 施工方案设计与优化 (30)2. 施工过程中的控制措施 (31)2.1 盾构掘进参数控制 (32)2.2 现场监测与反馈机制建立 (34)3. 对地铁车站结构的保护举措 (35)3.1 结构加固与保护措施实施 (36)3.2 应急处理预案制定 (37)五、案例分析与实践应用探讨删去此处小标题为简化版文档 (38)一、内容简述随着城市交通的不断发展，盾构隧道作为城市地下交通建设的重要手段，其施工过程中不可避免地会对周边环境产生影响，特别是下穿地铁车站时，可能对地铁结构的安全性和稳定性造成威胁。

开展盾构隧道下穿地铁车站的影响分析及控制措施研究具有重要意义。

本文首先介绍了盾构隧道下穿地铁车站的研究背景和意义，然后通过理论分析和数值模拟方法，系统研究了盾构隧道下穿地铁车站的施工过程、影响因素及施工风险。