盾构隧道曲线段掘进引发邻近地下管线变形分析

邓皇适，傅鹤林，史越，赵运亚，黄齐兵

(中南大学土木工程学院，湖南长沙，410075)

城市地下管道错综复杂，且管道刚度一般较小，周边环境的扰动容易引起管道变形或裂损，影响管线正常使用。城市中盾构隧道掘进会引起周边土体产生极大的附加应力和变形，威胁管线安全[1−3]。张冬梅等[4]基于Kerr 地基梁理论，将已建隧道分别简化为欧拉伯努利梁和铁木辛柯梁，建立了新建隧道施工对上方已建隧道变形计算的解析方法；卢岱岳等[5]推导了新建隧道正面附加荷载、侧壁摩擦力及盾尾土体损失引起的土体位移场，借助Pasternak 地基梁模型确定作用在既有隧道上的附加荷载，最终确定新建隧道引发既有隧道的变形情况；马少坤等[6]开展离心实验并结合数值模拟技术，分析了不同埋深双隧道对邻近地埋管线的影响；林存刚等[7]将管道视为防止Pasternak地基上的连续梁模型，采用有限差分方法推导了盾构隧道开挖地层损失引起地下管线的挠曲曲线公式；可文海等[8]利用Vlasov 迭代流程确定了Pasternak 地基梁模型中的弹性系数k与剪切系数Gc，最后分析了隧道开挖对管道的影响；史江伟等[9]考虑了管线的非连续性，预测了盾构下穿管线时的管线的变形情况。上述研究主要针对盾构机在直线段掘进时的情况，鲜有研究针对盾构机在曲线段掘进时对周边管线的扰动情况，盾构机在曲线段掘进造成的扰动比在直线段掘进时造成的扰动更大。随着城市化进程的不断加快，地铁线路敷设情况越来越复杂，明确盾构机在曲线段掘进时对邻近地下管线变形扰动情况愈发重要。……