设计施工水利规划与设计２０２３年第９期ＤＯＩ:１０３９６９/ｊｉｓｓｎ１６７２￣２４６９２０２３０９０２７超大直径盾构小半径曲线掘进的管片结构受力分析叶挺１ꎬ杨振兴２(１宁波市轨道交通集团有限公司建设分公司ꎬ浙江宁波３１５０００ꎻ２盾构及掘进技术国家重点实验室ꎬ河南郑州４５０００１)摘要:以深圳春风隧道工程为背景ꎬ采用三维数值模拟的方法ꎬ对超大直径盾构小半径曲线掘进进行有限元模拟ꎬ基于不同推力、不同地层条件分析管片主应力与变形量特征ꎬ得出管片变形规律ꎮ研究结果表明:盾构在微风化岩小转弯半径掘进过程中ꎬ不同推力差对管片最小主应力的影响主要体现在第１环管片ꎬ推力差越大管片最小主应力越大ꎻ不同推力差作用下管片产生的最大变形增量均较小ꎮ在中风化板岩地层中ꎬ第１环和第２环最大主应力明显增大ꎻ第３环管片及其后各环管片最小主应力增大明显ꎻ各环管片最大变形增量也相应增大ꎮ微风化围岩可以很好的约束管片结构变形ꎬ进一步减小盾构小曲线掘进过程中对管片结构受力、变形的不利影响ꎮ关键词:超大直径ꎻ盾构隧道ꎻ小半径曲线ꎻ管片结构ꎻ受力分析中图分类号:Ｕ４５５４３文献标识码:Ｂ文章编号:１６７２￣２４６９(２０２３)０９￣０１４７￣０６收稿日期:２０２３￣０５￣１７作者简介:叶挺(１９９０年—)ꎬ男ꎬ工程师ꎮＥ￣ｍａｉｌ:４６５０２６４３１＠ｑｑｃｏｍ０引言随着大型城市的路网不断加密ꎬ盾构法隧道穿越复杂的地质条件施工得到了愈加广泛的应用ꎮ其中ꎬ超大直径隧道穿越大埋深、小半径曲线掘进ꎬ对管片结构稳定性要求提出挑战ꎮ考虑超大直径盾构的复杂性以及日后发挥重要作用ꎬ减小盾构施工对管片变形的影响ꎬ对超大直径盾构施工有重要意义ꎮ在盾构隧道施工过程中ꎬ三维数值模拟可以对管片结构受力情况进行分析ꎬ为管片配筋设计与接头优化提供支撑ꎮ盾构施工过程中ꎬ因其开挖掘进会对土体产生扰动ꎬ继而土体会产生沉降或隆起ꎻ在周围土压力作用下ꎬ衬砌结构会对周围土体产生反作用力[１]ꎮ针对超大直径管片结构特性研究ꎬ周济民等[２]、王士民等[３]选取狮子洋水下盾构隧道ꎬ对管片结构与管片拼装方式进行现场测试、三维数值计算和模型试验方法ꎬ总结了管片结构内力分布规律和不同拼装方式下管片结构的力学性能与破坏形态ꎻ袁大军等[４]、何川[５]等依托南京长江隧道ꎬ通过现场试验、数学模型、相似模型试验和三维有限元计算得出盾构掘进过程中土体位移、变化规律、扰动...
