方小明 张孟喜 张梓升 肖晓春 李磊

摘要：

为建立盾构掘进所引起地表变形的理论分析模型，从上海市北横超大直径盾构隧道工程现场地表纵向变形实测数据统计分析出发，采用有限元软件模拟盾构隧道施工，重点研究刀盘前方地表变形与施工参数间的相互关系。研究结果表明：当土体达到被动极限状态时，刀盘前方最大隆起值约为10 mm，隆起形式近似为二次抛物线;同一埋深比情况下，刀盘前方最大隆起值与支护比成正比;同一支护比情况下，随着埋深比的增大，隆起范围逐渐远离刀盘向前移动，两者变化关系成正比，说明刀盘前方地表的隆起程度及隆起范围分别与施工参数中的支护压力及覆土厚度存在一定关系。根据对有限元模拟结果的分析，并通过数学推导，提出了预测盾构掘进引起地表纵向变形的理论模型。经过工程算例验证，该理论模型预测结果与北横通道现场实测数据吻合情况较好。

关 键 词：

地表变形; 盾构隧道; 盾构掘进; 有限元分析

中图法分类号： U455.43

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.07.027

0 引 言

随着城市化进程加快，地下空间的开发规模逐步扩大，盾构法已经成为中国隧道开挖的主要施工方法。盾构法施工质量的主要控制因素为地表变形，因此盾构施工过程及工后地表的变形机理与控制一直受到学界广泛关注。在行业内一般将直径大于14 m的断面称为超大断面。超大直径盾构施工过程中由于开挖土体体量大，对土体扰動大，导致地表变形较大，对穿越建筑物损坏影响大。……