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王云琪等：盾构隧道施工对近接管线影响参数研究 95 DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2016．03．036 盾构隧道施工对近接管线影响参数研究 王云琪 ， 徐鹏举 ， 祝树红 (1．中建交通建设集团有限公司， 北京 100000；2．哈尔滨工业大学土木工程学院， 哈尔滨 150090) 摘【 要】 城市地铁隧道盾构施工过程中，由于地层损失引起周围土体变形，从而造成既有近接管线中产生 附加应力。过大的附加应力会导致管线破坏，对城市运行造成较大影响。本文采用 ABAQUS有限元计算平台，建 立了不同工况下隧道与既有近接管线垂直情况下有限元计算模型，对管隧距离、管线材料以及管线直径进行研 究，探索其对周围地下管线及其土体变形特性的影响规律。结果表明随着管隧距离的减小，管线及其周 围土体的 沉降量逐渐增大；随着管线弹性模量的增加，管线及其周围土体的沉降量逐渐减小；随着管线直径的增大 ，管线及 其周围土体的沉降量亦逐渐减小。 【关键词】 盾构隧道施工；有限元法；管隧距离；管线材质；管线直径 【中图分类号】 TU753．7 【文献标识码】B 【文章编号】 1001—6864(2016)03—0095—03 0 引言 程中对附近的地下管线的影响，也得到了以上因素对 盾构法施工由于具有效率高、作业安全、对周围环 地下管线的沉降影响规律。王霆 依据地表、地下管 境影响较小等诸多优点，因而被广泛应用于城市地铁 线的沉降的数据构建了隧道、土体、管线三者之间的三 隧道施工中 。。在城市地铁隧道施工过程中，不可 维有限元分析模型。并从地层的沉降、管线的变形和 避免的会遇到既有管线近接盾构隧道问题。由于盾构 管线与土体的相互作用等方面研究了施工过程 中对 隧道施工开挖效应产生的地层损失会引起周围土层 周围管道的影响。 变形 ，因而 ，既有近接管道会随着周围土层的变形产生 在已有研究成果的基础上 ，本文将地铁隧道上方 附加变形。变形过大时将会发生管道破坏，从而对城 既有管线作为研究对象，借助 ABAQUS有限元计算平 市电力、煤气、用水等产生较大影响。如2007年2月5 台，对盾构隧道施工过程中管线与隧道之间的距离、管 日，南京地铁二号线汉中门到上海路隧道区间发生渗 线的材料性质以及管线直径的影响进行研究，得到了 水塌陷事故 ，造成天然气管线破裂爆炸，事故导致附近 其对管线的影响规律 ，并给出了地铁盾构隧道施工控 的5400户居民停水、停电、停气 。因此，城市地铁盾 制的初步建议。 构隧道施工过程中，隧道周围土层的沉降及其近接既 1 有限元计算模型 有管线的安全问题引起了国内外众多学者地关注。 计算模型基于ABAQUS有限元计算平台建立 ，模 盾构隧道推进过程中盾构与管线垂直距离不同、 型土体单元采用 C3D8单元 (三维实体八节点单元)， 管线材料不同、管线直径不同，都可能影响管线的受力 管线采用梁结构，同样采用 C3D8单元。土体和管线 和变形规律。国内外众多学者对影响管线变形特性的 的模型都采用理想弹塑性模型，由于为软土土体，弹性 参数进行了研究，例如，马涛 采用位移加载的平面 模量取为 10MPa，泊松 比为0．2，管线的弹性模量为 有限元方法，简单分析了地层损失率、地下管线的埋 19GPa，泊松比为0．2，土体的自身重力用体力代替，大 深 、管线材质等因素对地下管线安全的影响状况。彭 小取20，以模拟土体的重力。 基敏 利用 ANSYS程序软件，模拟盾构隧道推进