摘要
盾构隧道开挖将对上覆既有管廊产生扰动影响。地下综合管廊作为保障城市正常运行的命脉，如何充分准确地评价盾构隧道开挖对上覆既有管廊的变形影响成为研究热点之一。本文采用理论分析法研究双线盾构隧道不同间距及角度斜交下穿既有管廊的变形影响，并采用ABAQUS对具有坡度的曲线盾构隧道超近距下穿既有管廊变形、受力等进行研究。主要工作及成果如下： （1）采用理论分析法研究了盾构隧道开挖对上覆既有管廊的变形影响，在第一阶段引入双线开挖扰动系数k，考虑双线隧道不同下穿间距及角度，采用改进的Loganathan-Poulos解计算盾构隧道斜交下穿既有管廊轴线处土体竖向位移，第二阶段采用Pasternak地基梁模型模拟管廊－土体相互作用计算管廊竖向变形，计算了不同参数对既有管廊竖向变形影响，研究管廊最大竖向变形与管廊变形平面之间的关系，并确定相关参数的取值范围。 （2）采用ABAQUS软件建立了坡度曲线盾构隧道下穿既有管廊的三维精细化数值模型。将计算结果与现场变形监测数据进行对比，验证了数值模型的准确性，同时验证了理论计算的有效性。研究表明：在下穿阶段，竖向变形增加值占最终竖向变形的比重达53.1%；管廊竖向变形发展分为缓慢增长、快速增长和缓慢增长三个主要阶段；同时，给出了既有管廊竖向变形与其拉应力之间的关系，建立与拉应力相关的既有管廊变形控制标准。 （3）分析了不同几何参数和盾构施工参数对既有管廊的变形影响，以混凝土抗拉强度为控制指标，给出了既有管廊拉应力达到混凝土抗拉强度时各参数的临界值。研究表明：直线隧道对既有管廊的变形影响最小；随着曲线半径的增大，对既有管廊变形的影响会先增大后减小，因此数值计算时需要考虑曲线和坡度对既有管廊的影响；管－隧道相交角度增大时，管廊的竖向变形减小，但内力及拉应力增加；下穿间距增大时，管廊竖向变形由“W”型逐渐转变成“U”型，最终呈现成“V”型，同时管廊变形越小；另外，增加土舱压力和注浆压力可以有效地减小盾构隧道施工对既有管廊的扰动影响。 （4）建立了地下水渗流作用时盾构隧道下穿既有管廊数值模型，分析了盾构施工对管廊变形及内力的影响。同时，进行了盾构施工下穿既有管廊的变形影响的参数分析，并给出了既有管廊拉应力达到混凝土抗拉强度时，各参数的临界值。并结合管廊沉降和弯矩的关系，建立了管廊变形控制标准。研究结果表明：未考虑地下水渗流作用盾构隧道下穿既有管廊后，管廊底部竖向变形、拉应力、附加弯矩最大值分别是考虑地下水渗流模型的30.8%、57.0%、55.3%；随着地下水位的升高、土层渗透系数的增大、掘进速度的减小，既有管廊变形及内力的影响均增大；当管廊竖向变形为8.1mm时，达到管廊极限承载能力。
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