盾構穿越軟土地層預加固數值模擬與變形控制

吳永哲 靳貽杰 張志宇 王巖梓 楊平

（1.中交隧道工程局有限公司，江蘇南京 210007；2.南京林業大學土木工程學院，江蘇南京 210037）

0 引言

地鐵等地下交通設施開發日益廣泛，地鐵隧道穿越全斷面軟弱地層的工程案例愈發常見[1-4]，此類軟弱地層自穩性差，盾構掘進過程中伴隨有地面崩塌的風險。水泥土加固能有效改善土體力學特性，提高土的穩定性。應對盾構穿越此類地層穩定安全及對周邊環境影響問題，工程上也多采用水泥土改良加固土體，且不同工況匹配有不同加固方式[5-8]。

國內外對盾構穿越軟土地層擾動變形研究主要從實測、數值模擬和理論解析三方面開展。針對廣州地鐵18 號線，根據地質情況及工程難點，采用超前注漿施工工藝對地層進行補償加固，對地層變形控制取得了良好效果[9]。劉新軍等[10]以南京地鐵5 號線隧道出三山街站下穿既有地鐵1 號線為工程背景，通過數值模擬對比分析了3 種地層加固方案，最終選定管棚+水泥土攪拌樁+袖閥管注漿聯合加固方案，有效地控制了既有地鐵沉降變形。理論解析方面，最早由Peck 根據監測數據統計分析提出Peck 沉降經驗公式[11]，其后一些學者提出適應不同地層條件下的修正Peck 公式，并利用疊加原理得出雙線隧道修正Peck 公式[12-16]。Sagaseta[17]進一步通過彈性力學方法研究不排水條件下隧道開挖后的地層位移場變化規律，其后Booke 和Verruijt[18]在Sagaseta 的基礎上考慮隧道橢圓化變形得到地層位移場計算公式。劉維正等[19]基于最小勢能原理提出新建盾構隧道施工引起的附加應力以及隧道縱向變形的計算方法。……