[發明專利]一種重疊隧道內支撐臺車作用下既有隧道位移的計算方法

在審

• 申請號: 202010428725.6
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111611708A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 魏綱;齊永潔;孫樵;章麗莎;張治國;向青青;戴子涵;胡慧靜
• 申請（專利權）人: 浙大城市學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 應孔月

本發明公開了一種重疊隧道內支撐臺車作用下既有隧道位移的計算方法，包括建立疊交隧道內支撐臺車工作的力學模型；計算盾構掘進和支撐臺車壓重引起的附加應力；計算既有隧道的豎向位移。以解決現有對重疊隧道內支撐臺車作用下，既有隧道位移使用數值模擬法在精確度上難以控制問題。

技術領域

本發明屬于地下工程技術領域，特別涉及一種重疊隧道內支撐臺車作用下既有隧道位移的計算方法和裝置，適用于疊交段下部隧道采用了支撐臺車加固，為了計算上部盾構掘進引起的下部既有隧道豎向變形的情況。

背景技術

盾構法修建城市地鐵隧道早已成為一種常規的施工方法，在城市淺地層中出現了越來越多的地鐵線路。尤其是在一些大型城市中，地鐵系統的多年發展讓城市地下交通管線越來越錯綜復雜，線路難免會出現重疊、上穿、下穿和夾穿的特殊工況。其中隧道上下疊交就是其中一種近接施工工況，目前多采用“先下后上”的施工順序，即先修建重疊下部隧道，之后修建上方隧道，而在上部隧道開挖過程中，采用一定的保護手段對下部既有隧道進行變形和位移控制就顯得尤為重要，直接影響到下方既有隧道的安全。

在眾多的保護措施中，最為常見的一種就是使用液壓支撐臺車對下方既有隧道進行保護，其既能滿足上方隧道掘進，又能保護下方成型隧道的安全，很好地解決了重疊段隧道的施工難點。

而在現有的研究中，關于使用支撐臺車對既有隧道進行變形保護時所產生的位移變形控制效果大小的評估研究較少，無法核算支撐臺車的使用對控制沉降和變形效果的改善情況。同時，現有對于支撐臺車的研究方法主要為數值模擬法，而數值模擬法使用的精確性很大程度取決于建模水平、邊界條件和具體工況的模擬，在精確度上浮動性較大，而將理論解求導應用于重疊隧道內支撐臺車作用下既有隧道位移的計算研究較少，具有研究必要性。

綜上所述，對重疊隧道內支撐臺車作用下既有隧道位移的計算研究較少，大多使用數值模擬法進行研究，在精確度上難以控制，而理論解的求導方法缺乏，亟需進行完善與優化。

發明內容

本發明的目的是提供一種重疊隧道內支撐臺車作用下既有隧道位移的計算方法，以解決現有對重疊隧道內支撐臺車作用下，既有隧道位移使用數值模擬法在精確度上難以控制問題。

為了達到上述目的，本發明實施例所采用的技術方案如下：

一種重疊隧道內支撐臺車作用下既有隧道位移的計算方法，包括如下步驟：

根據新建隧道和既有隧道的相對位置建立三維坐標系，在既有隧道內部設置支撐臺車，在盾構體前端設置切口附加推力q，沿盾構體環向設置盾構側摩阻力f，盾構體尾部設置附加注漿壓力p，建立疊交隧道內支撐臺車工作的力學模型；

根據建立的力學模型，分別計算切口附加推力q、盾構側摩阻力f、附加注漿壓力p、土體損失和支撐臺車壓重這五個因素在既有隧道軸線處某點(x,y,z)產生的沿豎直方向的附加應力，依次為q產生的豎向附加應力σ_z-q、f產生的豎向附加應力σ_z-f、p產生的豎向附加應力σ_z-p1和σ_z-p2、土體損失產生的附加應力σ_z-s、支撐臺車壓重產生的附加應力σ_h，最后將各個附加應力進行求和，求得既有隧道軸線處總豎向附加應力σ_z；

通過縱向非均勻剛度的隧道豎向變形計算方法，將求得的總豎向附加應力σ_z代入，即可求得縱向非均勻剛度隧道豎向位移計算函數，代入計算范圍內的任意一點即可得到對應位置的隧道位移值。

進一步地，所述步驟(1)具體如下：