水下盾构隧道的合理覆土厚度数值模拟分析

来源：中国血液净化杂志2017年第8期北京时间：

作者：郭彩霞, 王梦恕, 孔恒, 史磊磊

单位：1. 清华大学 土木工程安全与耐久教育部重点实验室, 北京 100084;2. 北京交通大学 城市地下工程教育部重点实验室, 北京 100044;3. 北京市政建设集团有限责任公司, 北京 100089;4. 北京市市政四建设工程有限责任公司, 北京 100176

摘要：针对水下隧道长期赋存于富水环境中，围岩的力学性质较差，地层的成拱能力降低的特点，研究水下盾构隧道的合理覆土厚度，为设计与施工提供参考。在国内外学者研究成果的基础上，依托具体的工程实例，鉴于实际施工中盾尾管片壁后注浆对盾构隧道的动态上浮作用和对地层沉降的影响，进而确定对盾构隧道最小覆土厚度的影响，同时基于水下隧道突水风险研究，综合考虑水、土、注浆浆液的动态影响，通过对颗粒流数值模拟结果进行分析，给出水下盾构隧道合理覆土厚度和最小覆土厚度临界值的判定依据和条件，采取必要的信息化施工和响应联动措施，控制水下盾构隧道浅覆土穿越水体地层变位，保证工程和环境的安全。研究结果表明：双洞隧道的地表沉降曲线基本符合Peck沉降槽理论，随着埋深的增加，地表沉降将由2个独立的沉降槽逐渐发展叠加为1个新的沉降槽；对于依托工程而言，隧道覆土厚度的临界值为1.3<i>D</i>；围岩的竖向位移随距隧道中心线距离的增大而减小，当距离增大到0.5<i>D</i>后位移变化不再显著；隧道开挖后，由于隧道顶部土体拱效应的发挥，不同埋深情况下作用在管片上的土压力将明显小于初始土压力，且压力值与埋深成正比。

关键词：盾构隧道,水下隧道,数值模拟,颗粒流,合理覆土厚度

基金资助：国家重大研发计划项目（2017YFC0805008）