盾构下穿既有地铁隧道环向围压及受力变化

摘要

为研究盾构近距离下穿对既有隧道管片环向内力的影响,综合考虑盾构正面附加推力、侧摩阻力、盾尾附加注浆力及土体损失4个因素在水平及竖直方向上产生的附加应力,提出一种既有隧道在附加应力作用下的围压重分布模型,推导了既有隧道环向围压的计算公式,利用修正惯用法计算了相应围压作用下的衬砌内力.结合具体工程案例,研究了盾构下穿前后既有隧道的环向围压、弯矩、轴力及剪力的变化,分析了下穿盾构埋深、盾构掘进位置及研究断面变化对环向围压的影响规律.研究结果表明:盾构下穿会引起既有隧道环向围压、弯矩、剪力和轴力减小;随着盾构埋深增加,既有隧道受到的附加围压及弯矩的影响逐渐减弱,且减小速度逐渐放缓;在穿越过程中,既有隧道受到的影响先增大、后减小,且在隧道上下拱顶位置的附加围压及弯矩变化较大;当既有隧道上的断面逐渐远离穿越中心点时,环向附加围压的分布模式由"竖椭圆分布"逐渐变为"横椭圆分布".