[发明专利]大直径盾构近距离下穿小直径地铁隧道的变形控制方法

摘要

本发明公开一种隧道工程技术领域的大直径深埋盾构隧道下穿小直径隧道的变形控制方法。本发明应用有限元法得到新建隧道地层损失率控制范围以及盾构开挖面支护压力最佳值；通过设置支护压力最佳值来保持盾构开挖面前水土压力的相对平衡，并控制开挖面支护压力波动范围在±10kPa；将新建隧道地层损失率控制在允许范围内；根据以上施工技术措施，在盾构即将到达交叉部位前设定试验推进区域，在该区域内按照上方存在既有地铁隧道的情况进行施工，控制调整各施工参数，以及时调整支护压力、推进速度和注浆量；结合试验推进区域的施工参数最佳值，盾构正式穿越交叉部位。本发明能保证既有隧道安全顺利施工，并尽量减小施工对周围环境的影响。

主权项

1.一种大直径盾构近距离下穿小直径地铁隧道的变形控制方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，针对交叉隧道的相对位置、土性条件、隧道埋深及既有隧道变形控制标准应用有限元法计算得到新建隧道地层损失率控制范围以及盾构开挖面支护压力最佳值，具体如下：①三维有限元模型范围：水平方向应大于2H+3D米，深度方向应大于H+2D米，其中，H为新建隧道的顶部埋深，D为新建隧道的直径，高度据工程实际确定，新建盾构隧道置于模型的中间，底面距隧道底为2D；②计算中边界条件设定如下：隧道内侧采用自由边界，模型两侧约束水平位移，模型底部同时约束竖向与水平位移；③软土地层的本构关系采用考虑弹塑性应变的修正剑桥模型，砂性土层采用莫尔库伦模型，隧道结构取为弹性体；④模型中对新建隧道设定不同地层损失率，而后计算地表及既有隧道变形量，绘制出地层损失率与变形量关系曲线图，确定新建隧道地层损失率的控制范围；⑤在模型中盾构开挖面设置根据静止土压力计算所得梯形支护压力，而后使得支护压力在静止土压力附件变化，得出既有隧道及地表变形与盾构支护压力的关系曲线，并根据曲线关系得出使得既有隧道变形最小的支护压力值；第二步，通过设置支护压力最佳值来保持盾构开挖面前水土压力的相对平衡，并控制开挖面支护压力波动范围在±10kPa；第三步，将新建隧道地层损失率控制在允许范围内，具体为：采用同步注浆，注浆压力控制在0.2MPa～0.4MPa，注浆量取为空隙体积的150％～200％，补压注浆控制土层的后期变形；第四步，根据以上施工技术措施，在盾构即将到达交叉部位前设定试验推进区域，在该区域内按照上方存在既有地铁隧道的情况进行施工，控制调整各施工参数，以及时调整支护压力、推进速度和注浆量；第五步，盾构穿越交叉部位。