1前言
地麵出入式盾構米兰国际在线娱乐是一種新型盾構工法，與(yu) 傳(chuan) 統盾構工法不同，它不需要工作井，盾構直接從(cong) 地麵出發和到達。其優(you) 點是：除了節省工作井投資外，還能縮短工期，降低整體(ti) 投資。但是，由於(yu) 需要從(cong) 地麵直接出發和到達，隧道在掘進過程中將遇到各種覆土厚度工況，包括負覆土、零覆土和淺覆土。尤其是在負覆土的受力條件下，隧道的受力尤其不利，在注漿壓力和地下水浮力作用下，隧道管片會(hui) 發生上浮，甚至可能會(hui) 在局部出現較大的上浮量。隧道的上浮會(hui) 影響隧道管片的拚裝，同時會(hui) 影響管片間的密封作用，甚至危及隧道安全。因此，隧道在負覆土工況下的抗浮已成為(wei) 這類新型盾構施工的重點和難點。
經對現有文獻檢索發現，吳慶等研究了淺埋隧道地表堆載大小及位置對隧道受力變形的影響；陸文超提出了地麵荷載下淺埋隧道圍壓應力的複變函數解法；周工恒等研究了堆載控製基坑開挖引起的地鐵隧道上浮，得出了最佳堆載大小與(yu) 最佳的堆載時機；楊方勤等研究了盾構法隧道的上浮與(yu) 抗浮措施，得出了一些有益的結論，主要包括推進速度、漿液類別對隧道上浮的影響，並建立了一種簡化的隧道上浮模型；楊武根據寧波軟粘土實際工程監測結果，認為(wei) 地質、隧道埋深、管片等都是影響隧道上浮的因素，可以采用二次注漿等措施來減少隧道的上浮量；葉飛等研究了施工期隧道上浮的機理，並提出了控製對策。上述研究從(cong) 理論或者施工應用的角度，對隧道的上浮做出了解釋。
本文依據南京背景工程，采用數值計算分析隧道在不同覆土深度下、不同堆載寬度和堆載高度對隧道上浮量的影響，並給出不同覆土深度下的堆載範圍建議值，對今後類似工程有參考價(jia) 值。
2數值計算模型
本文以南京地麵出入式盾構隧道示範工程作為(wei) 背景，研究地表堆載對隧道上浮及變形的影響。地麵出入式盾構段總長為(wei) 124m，隧道直徑為(wei) 6.2m。隧道長度為(wei) 103環，總長123.6m。該工程在盾構施工過程中將經曆負覆土、超淺覆土等一係列工況。隧道穿越土層為(wei) ①-2素填土，②-1b2粉質粘土，②-3c2粉土，④-1b1粉質粘土，J31-1全風化安山岩。
2.1數值計算模型
本文以南京實際工程為(wei) 背景，研究不同覆土深度下，不同堆載範圍對隧道上浮的影響，具體(ti) 的計算工況列於(yu) 表1。
表1 模型計算工況（D為(wei) 隧道直徑）
本文按照實際工況建立模型，隧道半徑為(wei) 6.2m，管片厚度為(wei) 0.35m。有限元計算模型如圖1所示。
圖1 有限元計算模型
2.2計算參數
模型中土層參數與(yu) 實際土層一致，土體(ti) 采用摩爾庫侖(lun) 彈塑性本構模型，計算參數如表2所示。
表2 模型計算參數
3計算結果分析
圖2為(wei) 隧道覆土深度為(wei) 0.5D時（D為(wei) 6.2m），隧道在不同堆載範圍下的上浮量減小值。從(cong) 圖中可以看出，當堆載寬度（隧道中心到堆載邊緣的距離）增加到2.5D後，隧道上浮量顯著減小。圖3為(wei) 堆載高度為(wei) 2m、寬度分別為(wei) 2.5D和3D時，隧道的豎向變形雲(yun) 圖。從(cong) 中也可以看出，當堆載寬度增加到3D時，隧道的上浮量顯著減小。
計算得到無堆載情況下，覆土深度為(wei) 0.5D時，隧道的上浮量為(wei) 3.74cm。從(cong) 圖2可以看出，當堆載範圍達到寬度4D、高度2m時，上浮量減小2.77cm、達到0.97cm時，滿足隧道上浮量的控製要求。
圖4，圖5分別為(wei) 覆土深度為(wei) 1D和1.5D時，隧道在不同堆載範圍下的上浮量減小值曲線。從(cong) 圖中可以看出，在這兩(liang) 種覆土厚度下，當堆載寬度增加到2.5D後，隧道上浮量也顯著減小。所以，建議控製隧道上浮時，堆載寬度要大於(yu) 隧道直徑的2.5倍。隧道在不同覆土深度下的堆載控製範圍匯總於(yu) 表3。
圖2 覆土深度為(wei) 0.5D時隧道上浮量與(yu) 堆載寬度關(guan) 係曲線
圖3 覆土深度為(wei) 0.5D時隧道位移雲(yun) 圖
圖4 覆土深度為(wei) 1D時隧道上浮量與(yu) 堆載寬度關(guan) 係曲線
圖5 土深度為(wei) 1.5時隧道上浮量與(yu) 堆載寬度關(guan) 係曲線
表3 堆載控製值
結合隧道覆土深度、堆載寬度和堆載高度，為(wei) 了讓堆載寬度達到3D的顯著降低上浮量的寬度，建議堆載範圍超過60度。當堆載範圍過大時，堆載降低上浮量的效果降低，結合覆土0.5時的工況計算結果，建議堆載寬度範圍在20°內(nei) 效果較好。所以，建議堆載寬度落在隧道20°和60°的影響範圍內(nei) ，能有效地控製隧道上浮；並應根據隧道覆土深度適當調節堆載寬度和堆載高度（圖6）。
圖6 建議堆載範圍
4結論
通過對南京地麵出入式盾構隧道的地表堆載高度、寬度以及隧道埋深進行數值參數分析，可以得出以下結論：
(1)地麵堆載是一種較容易實現、且具有明顯效果的抗浮措施。其抗浮效果受覆土厚度、堆載寬度、堆載高度影響。
(2)在覆土厚度為(wei) 0.5~1.5（D為(wei) 隧道直徑）時，堆載寬度增加到2.5後，隧道上浮量減少明顯。
(3)通過計算得到了在三種典型覆土條件下，南京背景工程的堆載建議範圍和堆載高度。
作者：冷建 葉冠林 吳惠明 滕麗(li)
轉自《CTCU暨中國土木工程學會(hui) 隧道及地下工程分會(hui) 第十八屆年會(hui) 》