深厚软土地层地铁盾构换刀区土层加固范围优化

作者：刘培玉; 苟学登; 杨琛; 王纪云; 路胜中; 莫林飞; 李超; 张佳文

来源：城市轨道交通研究, 2023, 26(06): 77-82.

DOI：10.16037/j.1007-869x.2023.06.014

• 地铁
• 盾构换刀
• 土层加固范围
• 深厚软土地层

地铁盾构隧道在城市深厚软土地层中施工时会发生刀盘磨损，须在掌子面前方的土层加固区内进行换刀操作。为研究盾构换刀对掌子面前方土体的影响，以及获得合理的土体加固范围，采用PLAXIS-3D有限元软件建立了深厚软土地区地铁盾构隧道掘进三维数值模型，研究了盾构换刀时周围土体的变形规律，在此基础上通过正交试验的方法进行对比分析，并最终确定最优加固土体范围。结果表明：盾构换刀时，盾构隧道周围土体易发生较大变形，其中纵向变形最小，竖向变形次之，横向变形最大；隧道最大竖向变形位于隧道上方，最大横向变形位于盾构掌子面处，约为22 mm;竖向沉降随时间不断累积，需要通过加固换刀区周围土体来减小土体变形；随着横向加固长度的增加，土体沉降量先减小后缓慢增加，土层横向最优加固长度为8 m;在确定横向最优加固长度后，随着纵向和竖向加固长度的增加，加固后土体的竖向位移缓慢增加，纵向位移随加固长度的增大而减小，当纵向加固长度增大至10 m时，地面土体的纵向位移仅为0.2 mm;盾构换刀区土层最优加固范围为10.7 m(纵向)×10.7 m(竖向)×8.0 m(横向)的长方体区域。

• 单位
  中国水利水电第四工程局有限公司