趙儉斌　張野

摘要：盾構(gòu)隧道施工會對地層產(chǎn)生較大的影響，從而誘發(fā)地表產(chǎn)生位移沉降。本文利用Midas軟件對雙線平行隧道施工進行動態(tài)模擬，分析地表位移沉降規(guī)律。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；地表沉降：Midas；數(shù)值模擬

一、工程概況

本文中模擬選取沈陽地鐵盾構(gòu)區(qū)間為雙線平行隧道，采用盾構(gòu)法對其進行施工。該工程推進采用泥水平衡盾構(gòu)機，盾構(gòu)開挖隧道區(qū)間為圓形隧道，隧道管片外徑為6m，內(nèi)徑為5.4m，管片厚度為0.3m，管片每環(huán)寬1.5m。管片環(huán)由預(yù)制鋼筋混凝土管片塊體使用錨索拼裝而成。兩圓形隧道軸心距離為20m，隧道頂部埋深10m。盾構(gòu)施工區(qū)間周圍土質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土和砂土，砂土類型主要包括細砂、圓礫和礫砂等，盾構(gòu)隧道所在土層為圓礫土。

主要土層參數(shù)如下：

二、建模范圍

一般計算范圍的選取不能小于隧道的3倍洞涇，取隧道的左右各延伸21米，下部延伸19米，隧道的挖深為30米，故整個模型長70米，寬30米，高35米。

三、邊界條件及開挖方式

該模型的側(cè)面和底面為位移邊界，側(cè)面限制水平移動，底面限制豎向移動，上表面為自由表面，排水條件考慮為不排水；先開挖左洞，后開挖右洞，每施工部開挖6米。

四、本構(gòu)關(guān)系的選擇以及網(wǎng)格的劃分

模型中土體為3D實體單元，采用修正一摩爾庫倫模型；基礎(chǔ)采用線彈性模型；盾構(gòu)隧道管片采用2D板單元模擬，盾尾注漿通過邊界條件來實現(xiàn)。

五、網(wǎng)格的劃分

使用3D自動網(wǎng)格劃分，用混合網(wǎng)格生成器將所有實體逐步劃分網(wǎng)格，同時分別定義網(wǎng)格組屬性。劃分網(wǎng)格時要按照從內(nèi)到外、從小到大的順序劃分。模型如圖所示；

六、盾構(gòu)施工引起地表沉降的變化歷程

取模型中部橫斷面為參考面，模擬距離模型中心不同距離時地表的沉降變化，并繪制出了不同施工階段地表沉降變化圖：

七、結(jié)語

（1）單線盾構(gòu)施工最大沉降值出現(xiàn)的位置均為該隧道中線位置，右線盾構(gòu)施工加入后最大沉降值出現(xiàn)位置的橫坐標(biāo)由-12m向右不斷偏移至-8m，最終偏移至-4m處于穩(wěn)定。

（2）先左后右兩盾構(gòu)隧道施工引起的最大沉降值出現(xiàn)位置處于兩隧道中心連線的中點截面附近，位置偏向于首先施工的隧道。

（3）在兩線前18米施工范圍內(nèi)沉降值增大速度較快，由于施工至24米時大部分隧道整體開挖和管片施工已經(jīng)完成，故沉降值不會出現(xiàn)較大變化而趨于穩(wěn)定。endprint