天津滨海软土场地地铁盾构隧道施工数值模拟分析

摘要

以天津滨海软土场地地铁4号线盾构隧道区间为例,考虑地下水的影响,采用ABAQUS软件建立盾构隧道精细化有限元模型,模拟软土场地地铁盾构隧道掘进过程,研究隧道埋深、掌子面压力、注浆层弹性模量对地表沉降的影响,并分析衬砌围岩周边节点沉降、土体超孔隙水压变化规律。研究结果表明,隧道施工过程中,开挖面前方土体在掌子面压力作用下发生隆起,隧道上方及开挖面后方土体发生沉降;隧道施工过程中,随着隧道埋深的增大,拱顶地表沉降逐渐减小;随着掌子面压力的增大,地表最大沉降减小;随着注浆层弹性模量的增大,地表沉降逐渐减小;隧道开挖过程中,以拱腰为界,拱腰上方土体发生沉降,下方土体发生隆起;随着盾构机掘进至开挖面,土体超孔隙水压逐渐增至最大值,随后拱腰、拱底超孔隙水压先减小后增大并趋于稳定,而拱顶超孔隙水压先增大后减小并趋于稳定。为防止地表过度沉降,施工过程中应严格控制注浆层弹性模量,并做好同步注浆、二次注浆及后墙注浆工作。