浅覆土地面出入式盾构开挖中管线受力与变形分析

摘要

建立隧道上浮至土体边界顶部的隧道开挖断面收敛模型,基于随机介质理论,推导地面出入式盾构隧道施工仅考虑土体损失引起的土体沉降计算方法,采用Winkler地基模型,简化地下管线的受力模型,得到地面出入式盾构法隧道,浅覆土段施工引起的垂直交叉地下管线变形、弯矩、应力和应变的计算公式.考虑盾构掘进时上仰α角以及浅覆土效应,通过算例分析,探讨了盾构掘进时上仰α角、管线埋深以及管线直径改变对地下管线受力和变形的影响.研究结果表明,随着α的增大,盾构开挖面后方的管线变形和弯矩曲线趋势呈逐渐减小;α角和管径改变只对管线横向最大正负弯矩以及最大沉降、隆起附近影响较大;管线埋深改变时,由于隧道上浮,位于隧道顶部附近土体沉降值变小,当埋深位置较深且靠近隧道顶部时,管线的弯矩和变形反而变小.