盾构开挖对地下管线影响的数值模拟分析-燕山大学学报.pdfVIP

卷 期 燕山大学学报 年 月 文章编号：1007-791X (2009) 03-0247-07 盾构开挖对地下管线影响的数值模拟分析 范德伟 ，宋晓光 （ 同济大学 结构工程与防灾研究所，上海 同济大学 建筑工程系，上海 ） 摘 要：利用 模拟了盾构隧道开挖对管线的影响。模拟过程中考 了隧道应力逐步释放，然后逐步施作 衬砌，并考 盾构机的推进力。充分考 了盾构开挖对不同管径，不同埋深的地下管线位移的影响。模拟了双 圆隧道施工对地下管线的影响，对比了单孔盾构开挖于双圆盾构开挖对管线作用的机理的不同。分析了两种双 隧道开挖对地下管线的影响。结果表明，管线与隧道相对位置以及管线自身的刚度、管径等不同，将对其变形 产生较明显的影响，得出的规律为今后类似工程施工提供依据。 关键词： ；地下管线；盾构隧道；施工扰动 中图分类号：TU473.2 文献标识码：A 引言 骆建军等对隧道支护结构－土体三维有限元分析 模型计算与施工监控量测相结合，分析北京地铁 随着社会经济的发展，城市化进程不断加快， 号线黄庄站施工对地 管线的影响，并根据有关管 现有的地上交通设施已经远不能满足要求，迫切需 线安全性的评价标准分析和预测地下管线的安全 要修建地铁来缓解交通压力和改善城市环境。同 性。采用等效方法模拟钢架、锚杆；采用能承受轴 时，地铁的修建也加强了城市防御战争、抗震和救 弯性能的空间等参壳单元模拟初期支护及临时结 灾等各方面的能力。毋庸置疑，在城市中进行隧道 构；采用遵循有限变形理想弹塑性本构关系和 开挖会不可避免的对已有建筑物、地 管线等产生 屈服准则的空间等参实体单元，模 不良影响。对开挖引起周围建筑物的影响进行评价 拟一次衬砌和围岩 。毕继红等采用 有限 是城市地铁施工中的重要课题 。 元分析软件，建立管线与双线隧道三维模型，模拟 地 管线已经成为城市的生命线，因此对它的 隧道开挖对地下管线的影响，考 了不同的埋深， 维护变得尤为重要。当地铁隧道近接或穿越地下管 材质等条件，结构表明管线周围土的性 ，与隧道 线而向前推进时，引起的地层移动会对邻近的地 的相对位置以及自身刚度，管径等将对其变形和内 管线产生不均匀沉降，从而引起管线的变形，影响 力产生较大的影响 。吴波，高波，索晓明等以深 管线的正常使用。目前，盾构开挖对地 管线的影 圳地铁大剧院为背景，阐明了该工程的施工方案， 响问题已引起了国内外学者的极大兴趣。彭基敏等 并给出了管线安全性的评价标准，利用三维有限元 用 程序软件模拟盾构推进对邻近地 管线 法模拟了隧道施工过程中的管线的动态响应，通过 位移的影响，探讨盾构刀盘推进力，盾构刀盘，盾 离心模型实验，数值模拟分析，场地测量对比分 构开挖到地下管线不同距离，注浆等因素对地下管 析，论证了分析结果的可靠性 。 线位移的影响 。马涛等基于 编 综上所述，目前就盾构开挖对地下管线的影响 写了有限元程序，简单模拟了城市隧道开挖对管线 问题来说，所做的研究还不够深入，考 的影响因 变形的影响，但是没有考 开挖的过程，只是一个 素还不够全面，具体表现在： ）大部分研究将隧 二维的计算。与实际三维的复杂情况相差甚远 。 道开挖视为二维问题； ）大多数研究将模型材料 收稿日期：