机械法联络通道施工会使原有主隧道结构受力及土层地表变形发生变化,特别是T接部位存在安全风险。依托福州市轨道交通5号线帝封江站-螺洲镇站工程,建立软土层中机械法联络通道施工过程的ABAQUS数值模型,通过改变不同工况下模型参数,研究联络通道全过程施工对衬砌结构受力和地表变形变化规律。结果表明:软土层地表最大沉降发生在联络通道中心处,地表沉降曲线近似正态分布;最大主应力出现在联络通道与主隧道T接部位钢板-混凝土复合管片处,且应力较大值出现在刀盘切削主隧道管片和联络通道第1环管片施工阶段;联络通道施工引起的主隧道最大变形发生在隧道顶部,施工完成后T接部位变形最为危险。研究结果可为机械法联络通道设计及安全施工提供参考。
The construction of the mechanical connection channel will change the stress of the original main tunnel structure and the surface deformation of the soil layer, especially the safety risk of the T joint. Based on the project of Difengjiang Station-Luozhouzhen Station of Fuzhou Rail Transit Line 5, the ABAQUS numerical model of the construction process of the connecting passage with mechanical method in soft soil layer is established, by changing the model parameters under different working conditions, the influence of the whole construction process of the connecting channel on the stress of the lining structure and the surface deformation is studied. The results show that: The maximum surface settlement of soft soil layer occurs at the center of the connecting channel, and the surface settlement curve is approximately normal distribution; The maximum principal stress occurs at the steel plate-concrete composite segment at the T-joint of the connecting passage and the main tunnel, and the larger value of the stress occurs in the construction stage of the cutter head cutting the main tunnel segment and the first ring segment of the connecting passage; The maximum deformation of the main tunnel caused by the construction of the connecting passage occurs at the top of the tunnel, and the deformation of the T-joint is the most dangerous after the construction is completed. The research results can provide reference for the design and safe construction of the mechanical connection channel.
[1] 王建宇. 隧道工程的技术进步[J]. 中国铁道科学, 1999, 20(4): 30-36 .
[2] 曹红林. 地铁隧道冻结法施工融沉控制方案及实施[J]. 地下空间与工程学报, 2010, 6(2): 387-390,395.
[3] 姚燕明, 黄毅, 周俊宏, 等. 宁波轨道交通4号线盾构隧道联络通道多种工法实践研究[J]. 隧道建设(中英文), 2021, 41(6): 8.
[4] 党龙龙. 机械法联络通道施工关键技术[J]. 中国建筑金属结构, 2023, 22(4): 3.
[5] 朱瑶宏, 高一民, 董子博, 等. 盾构法T接隧道结构受力现场试验研究——以宁波轨道交通3号线联络通道为例[J]. 隧道建设, 2019, 39(11): 1759-1768.
[6] 朱瑶宏, 高一民, 柳献. 深埋机械法联络通道主隧道结构响应研究[J]. 现代隧道技术, 2022, 59(5): 144-153.
[7] 柳献, 高一民, 张姣龙, 等. 机械法联络通道施工中主隧道的破洞响应分析[J]. 岩土工程学报, 2020, 42(5): 10.
[8] 何邦亮, 丁修恒, 郎志超, 等. 列车荷载作用下机械法联络通道-隧道结构响应[J]. 岩土工程学报, 2019, 41(增2): 173-176.
[9] 张付林, 刘正好, 朱瑶宏, 等. 机械法联络通道T接部位受力特性及弱化分析[J]. 岩土工程学报, 2022, 44(增2): 116-119.
[10] 黄毅, 刘正好, 马险峰, 等. 机械法联络通道管片切削试验与数值模拟研究[J]. 隧道建设(中英文), 2022, 42(增1): 93-103.
[11] 周晔, 朱瑶宏, 丁修恒, 等. 机械法联络通道壁后注浆材料优化配比研究及应用[J]. 宁波大学学报(理工版), 2020, 33(4): 55-62.
[12] 王昆, 叶蕾, 程永龙, 等. 机械法联络通道用掘进机始发接收密封装置研究[J]. 隧道建设(中英文), 2020, 40(1): 9.
[13] 丁修恒, 文毅然, 郑明飞, 等. 机械法联络通道-隧道系统地震荷载响应分析[J]. 土木工程学报, 2019, 52(增2): 193-200.
[14] 孙钧, 刘洪洲. 交叠隧道盾构法施工土体变形的三维数值模拟[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2002, 30(4): 379-385.
[15] 王敏强, 陈胜宏. 盾构推进隧道结构三维非线性有限元仿真[J]. 岩石力学与工程学报, 2002, 21(2): 228-232.
[16] 聂建国, 王宇航. ABAQUS中混凝土本构模型用于模拟结构静力行为的比较研究[J]. 工程力学, 2013, 30(4): 59-67,82.
[17] Atzl G, Soranzo E, Mihaylov V, et al. Special segments at the cross passages in the Filder Tunnel-Interpretation of the data from monitoring segments: Sondertübbinge im Bereich der Verbindungsbauwerke im Fildertunnel- Interpretation der Messergebnisse der Messtübbinge [J]. Geomechanik und Tunnellbau, 2017, 10(2): 160-176.
[18] 张劲, 王庆扬, 胡守营, 等. ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数验证[J]. 建筑结构, 2008, 38(8): 4.
[19] 王建秀, 付慧仙, 朱雁飞, 等. 基于地层损失的盾构沉降计算方法研究进展[J]. 地下空间与工程学报, 2010, 6(1): 112-119,150.
[20] 宋战平, 吴友川, 周冠男, 等. 黄土损伤模型及其在隧道施工稳定性分析中的应用[J]. 地下空间与工程学报, 2023, 19(2): 640-649.
[21] 孙飞, 李文浩, 李长俊. 越江盾构隧道纵缝张开与收敛变形响应关系[J]. 地下空间与工程学报, 2023, 19(1): 309-318.
[22] 曹宇陶. 超大直径盾构隧道与联络通道交叉部位管片力学行为研究[D]. 北京:北京交通大学, 2021.
[23] Do N A, Dias D. A comparison of 2D and 3D numerical simulations of tunnelling in soft soils[J]. Environmental Earth Sciences, 2017, 76(3): 102.
[24] 朱向荣, 王金昌. ABAQUS软件中部分土模型简介及其工程应用[J]. 岩土力学, 2004, 25(增2): 144-148.
[25] Moeller S C, Vermeer P A. On numerical simulation of tunnel installation[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2008, 23(4): 461-475.