盾构接收工作井围护结构附加应力计算及应用

作者：杨果林^*; 李海峰; 袁志斌; 肖洪波

来源：湖南大学学报(自然科学版), 2023, 50(09): 152-164.

DOI：10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2023111

• 盾构隧道
• 工作井
• 围护结构
• 接收期
• 附加应力
• 影响因素

为分析盾构接收对工作井围护结构附加应力的影响，以某盾构隧道工作井为依托工程，通过建立盾构接收期工作井围护结构力学模型，基于弹性力学Mindlin应力解与Sagaseta公式，提出盾构刀盘正面附加推力、盾壳与土体摩擦力、同步注浆压力及土体损失对工作井围护结构附加应力的计算方法 .通过对工作井围护结构附加应力的主要影响因素进行计算分析，并结合数值模拟研究接收期工作井围护结构的力学行为，基于工程实例形成了盾构近接控制原则.研究结果表明：1）工作井围护结构附加应力的影响范围随盾构隧道直径增大而扩大，且主要发生在盾构直径的1.5倍范围圈内，盾构机所处深度对附加应力最大值具有重要影响；2）总附加应力中以正面附加推力和盾壳与土体摩擦力引起的附加应力为主，占比分别约1/3和2/3，同步注浆和土体损失引起的附加应力相比前两种可忽略不计；3）总附加应力的理论计算和数值模拟结果基本一致，验证了计算方法的合理性，同时数值模拟表明盾构接收期工作井围护结构的弯矩和变形增长了1倍左右，在盾构接收施工中应予以重视；4）基于掘进速率对工作井围护结构附加应力的计算分析结果，在工程接收关键区间（10～0环）中采取了“低推速”接收原则，保障了盾构的安全接收，可为同类工程提供参考.

• 单位
  土木工程学院; 中建五局土木工程有限公司; 中南大学