土压盾构非满舱掘进时压缩空气与地层适应性分析

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2024年第8期北京时间：

作者：钟小春，余明学，竺维彬，米晋生，钟长平，黄威然，祝思然

单位：1.河海大学 土木与交通学院，江苏 南京 210098;2.中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏 南京 210036;3.广州地铁集团有限公司，广东 广州 510220;4.广州轨道交通建设监理有限公司，广东 广州 510010

摘要：针对气压辅助工法应用越来越多工程实践，基于Geostudio Air/w建立的气-水-固耦合数值计算模型，探讨了不同盾构隧道顶部埋深、上覆闭气层厚度、地层性质以及盾构压力舱空舱高度对开挖面渗气量的影响。结果表明：分析广州地铁21号线某区间土压盾构气压辅助工法的应用案例，压缩空气渗气量控制在1.2 m3·min-1内，在开挖面建立稳定的支护压力，确保盾构掘进达到微扰动控制水平；闭气能力强的粉质黏土和黏土地层土压盾构掘进时，通过向压力舱注入少量压缩空气可以更好的保持开挖面支护压力的稳定；渗透系数较大、地质分布不均的砂卵石、上软下硬地层，难以进行满舱掘进时，可根据隧道埋深和上覆闭气层厚度来选择合适的空舱高度，确保压缩空气逃逸量小于产气量；土压盾构穿越渗透性地层，上覆闭气层厚度在10.0 m以上、或埋深大于28.0 m时，压缩空气逃逸量较少，也不易发生压缩空气逃逸冒顶。

关键词：土压盾构,压力舱,数值模拟,渗气量,开挖面稳定

基金资助：国家自然科学基金面上项目（52178387，51678217）