基于盾构隧道冻结扩挖施工的数值模拟研究

作者：金昕; 管维章; 安建永; 尹鸿威; 雷海波

来源：工程建设, 2021, 53(02): 1-28.

DOI：10.13402/j.gcjs.2021.02.017

• 盾构隧道
• 隧道扩挖
• 冻结法
• 沉降变形
• 数值模拟

为研究在盾构隧道基础上进行冻结扩挖施工的可行性,本文以郑州地铁3号线二七广场站暗挖段的盾构隧道扩挖工程为背景进行研究。该段工程埋深浅、断面大、地下水位极低,且位于富水粉细砂层,施工风险和难度极高。本文考虑冻结与不冻结降水等4种工况,采用PLAXIS软件建立车站盾构隧道扩挖模型,对盾构隧道扩挖施工过程进行数值模拟,并通过分析地表沉降、隧道周边变形及初支内力情况,预评价盾构隧道扩挖施工风险。研究结果表明:冻结扩挖施工条件下,地表沉降满足要求,其他工况下,不仅地表沉降量值远远高于工况,沉降影响范围也显著增大,表明长期降水对地表影响较大;长期降水对隧道初支位移影响很大;冻结扩挖施工条件下,轴力、剪力和弯矩均小于不冻结条件。根据研究结果,本文建议盾构隧道扩挖之前采用冻结法形成冻结帷幕,以将变形和受力控制在允许范围内。

• 单位
  中国建筑第二工程局有限公司; 青岛理工大学; 土木工程学院; 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司