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盾构近接隧道施工力学行为分析 |
3.2 既有隧道受新盾构隧道开挖产生的影响范围
通过既有右侧隧道受新盾构开挖影响产生的竖向和水平向位移的范围可以分析既有隧道受新盾构隧道开挖产生的影响范围。从图 6 和图 7（图中箭头方向表示盾构推进步数的增加）可以看出，随着新建盾构隧道的盾构机向既有隧道推进，既有隧道的变形与盾构隧道推进方向一致。在推进力 P =1 MPa 时，右侧既有隧道衬砌水平位移在第 21 开挖步时水平位移达到最大为-7.828 mm。另外，在第 17 开挖步时竖向隆起达到最大，数值为 3.294mm，当盾构通过时水平位移和竖向位移均相对于盾构推进方向回落。从水平和竖向位移两者来综合分析可以看出，既有右侧隧道受开挖所影响的范围在 50 m 左右，即在此范围内右侧既有隧道衬砌的水平位移和竖向位移均超过了 1 mm。计算分析还发现，左侧既有隧道衬砌的竖向和水平位移变化规律与右侧既有隧道衬砌变化基本一致。不同的是，左侧既有隧道衬砌的竖向和水平位移均比右侧大，这主要由于受盾构开挖推进的不对称影响，导致两隧道在开挖过程中受力不对称，故最后变形幅度不同。
3.3 刀盘不同推进力对既有隧道产生的影响
由于盾构在推进过程中地质和周边环境的变化，盾构机参数的调整是一个实时的过程。模拟过程中主要采用推进力 P = 1，0.5，0.3 MPa 三种工况。由图 8 可看出，当推进力减小一半时右侧既有隧道衬砌的最大竖向及水平位移都有不同程度的减小，具体为最大竖向位移从隆起 3.294 mm 减小到1.665 mm，减小幅度大约为 49.4 %，而最大水平位移从-7.828 mm 减小到-3.115 mm，减小幅度大约为 60.2 %；当推进力减小 70 %时竖向位移从隆起表现为沉降-1.278 mm，水平位移减小到-1.563mm，减小幅度大约为 80 %，从位移减小幅度上可以看出推进力是直接影响既有隧道衬砌位移变化的主要因素。
在最不利工况 P = 1 MPa 下，既有隧道衬砌的最大主压应力为-4.019 MPa。对于由素混凝土组成的既有隧道衬砌来讲，主压应力在材料允许的范围以内，因此研究主要针对不同推进力作用下，对既有隧道所产生的最大主拉应力进行分析。由计算分析可知，当推进力减小一半时，既有隧道衬砌所受最大主拉应力明显减小，减小幅度从 2.702 MPa 到2.015 MPa。当推进力减小 70 %时，既有隧道衬砌最大主拉应力减小到 1.559 MPa，并可发现既有隧道衬砌所受主拉应力数值超过 1.5 MPa 的区域明显地减小，具体为右侧隧道衬砌的拱腰部分的较大主拉应力消退比较明显，可以得出防止既有隧道衬砌开裂的一个主要措施就是要严格控制施工时的盾构机推进力参数。
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