[发明专利]一种大直径泥水盾构穿越地铁隧道附加围压的计算方法

说明书

本发明公开了一种大直径泥水盾构穿越地铁隧道附加围压的计算方法，属于地下工程技术领域，包括：建立大直径泥水盾构穿越地铁隧道施工的计算模型；根据所述计算模型，计算泥水仓附加推力q引起的第一竖向和水平向附加应力；根据所述计算模型，计算盾壳摩擦力f引起的第二竖向和水平向附加应力；根据所述计算模型，计算盾尾注浆附加压力p引起的第三竖向和水平向附加应力；根据所述计算模型，计算土体损失ε引起的第四竖向和水平向附加应力；根据第一、第二、第三和第四竖向和水平向附加应力，计算大直径泥水盾构各附加应力引起的总竖向和水平向附加应力；根据所述总竖向和水平向附加应力，计算考虑隧道存在影响的附加围压。以解决相关技术中将盾构施工因素视为均匀分布力，无法考虑盾构直径的变化，使得最终结果与实际工程有出入的问题。

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，尤其涉及一种大直径泥水盾构穿越引起地铁隧道附加围压的计算方法。

背景技术

近年来，我国城市化水平不断提高，不断修建的地铁在城市地下空间中形成网络，新的盾构隧道修建不可避免要穿越邻近地铁隧道。随着地下交通空间的新需求提出，盾构隧道断面有向多种混合断面发展的趋势，大直径泥水盾构穿越地铁隧道将成为盾构隧道建设面临的新问题。相较于普通直径盾构，大直径盾构对邻近地铁隧道影响更大，极易引起邻近地铁隧道变形过大，造成轨道脱开、管片开裂、接缝漏水等结构损伤，影响地铁运营舒适与安全。

目前，国内外有关盾构穿越对地铁隧道的影响研究主要集中在理论解析和现场实测数据分析方面，且大多研究主要集中在盾构穿越对既有隧道纵向变形的影响，少见对隧道管片的横向性能影响的报道。现阶段，有关隧道衬砌管片横向性能的研究主要是基于荷载-结构法，其重点是计算管片附加围压以及建立管片模型，首先将外部附加围压施加到管片模型上，再通过受力分析来获取管片整体内力、变形以及细部结构的应力应变变化规律。因此，如何得到符合工程实际需求的既有隧道附加围压便是研究的重点之一。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

计算盾构穿越引起的附加应力时，往往将盾构施工因素视为均匀分布力，无法考虑盾构直径的变化，使得最终结果与实际情况出入较大。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种大直径泥水盾构穿越引起地铁隧道附加围压的计算方法，以解决相关技术中计算盾构穿越附加荷载时将盾构施工因素视为均布力、忽视盾构直径变化，使得最终结果与实际工程有出入的问题。

根据本申请实施例，提供一种大直径泥水盾构穿越地铁隧道的附加围压计算方法，包括：

建立大直径泥水盾构穿越地铁隧道的计算模型；

根据所述计算模型，计算泥水仓附加推力q引起的第一竖向和水平向附加应力；

根据所述计算模型，计算盾壳摩擦力f引起的第二竖向和水平向附加应力；

根据所述计算模型，计算盾尾注浆附加压力p引起的第三竖向和水平向附加应力；

根据所述计算模型，计算土体损失ε引起的第四竖向和水平向附加应力；

根据第一、第二、第三和第四竖向和水平向附加应力，计算大直径泥水盾构各附加应力引起的总竖向和水平向附加应力；

根据所述总竖向和水平向附加应力，计算考虑隧道存在影响的附加围压。

进一步地，建立大直径泥水盾构穿越地铁隧道的计算模型，包括：

以既有隧道轴线和盾构机轴线交叉点正上方地面为坐标原点建立坐标系，盾构机轴线位于yoz平面且与y轴平行，沿着y轴负方向掘进；既有隧道轴线位于xoz平面且与位于x轴平行，得到大直径泥水盾构穿越地铁隧道的计算模型。

进一步地，计算泥水仓附加推力q引起的第一竖向和水平向附加应力，包括：