通过分析盾构下穿施工而进行评估的方法与流程

本发明涉及工程施工，尤其涉及一种用于盾构下穿施工的分析评估方法。

背景技术：

1、盾构法的是利用盾构进行隧道开挖等作业的施工方法。用盾构在软质地基或破碎岩层中掘进隧洞的施工方法。然而，在盾构下穿的过程中，施工周边的环境、既有隧道地铁线路、建筑物基础和地下管线等可能因为新建隧道的盾构下穿施工而出现发生地表沉降等超出可控的范围，从而带来安全等风险隐患。由此可以看出，新建隧道盾构下穿对既有隧道造成影响，甚至可能影响到既有隧道等的正常运营。由此，对新建盾构下穿施工进行有效分析评估，具有重要的实际应用意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种用于盾构下穿施工的分析评估方法，能够通过对盾构下穿施工进行分析评估，从而设定合理的盾构下穿的施工控制参数和可控的保护指标，进而针对盾构穿越施工中的风险因素的施工控制提供可靠的提前预估和判断，对盾构下穿施工进行有效的控制和调整，防止引起地层沉降等，提高盾构施工的掘进精度和质量，从而避免既有隧道和新建隧道变形等风险隐患，提高了施工的安全系数。

2、为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于盾构下穿施工的分析评估方法，其特征在于，包括：选取盾构下穿节点范围内的岩土及结构物；简化模型；建立模型，其中采用plaxis3d建立三维有限元模型，几何模型底部施加完全固定约束，两侧施加竖直滑动约束，模型表面为自由边界，并且其中土体采用土体硬化模型模拟；以及分析评估计算结果。

3、可选地，简化模型还包括：简化新建隧道与既有隧道的位置关系；和简化地层。

4、可选地，简化新建隧道与既有隧道的位置关系包括：对新建隧道左线和右线分别建立计算模型，其中新建隧道左线和右线中心间距为40m，并且存在于盾构下穿施工前后，其中新建隧道的坡度为0，埋深取最高点，并且其中盾构下穿节点处新建隧道和既有隧道被简化为直线。

5、可选地，简化地层包括：滤去中间层，仅保留2-2、4n-2、7-3、9-3地层；和增补2-2的粘聚力参数，其中9-3压缩模量为150000，且侧压力系数为0.3。

6、可选地，在新建立模型中，地层损失率取值为0.6%，并且施工过程模拟按照实际施工顺序分步进行。

7、可选地，施工过程模拟依序分成5个计算工况：新建隧道接近既有隧道；新建隧道掘进面到达既有隧道边界；新建隧道掘进面到达既有隧道底部；新建隧道掘进面到达既有隧道另一侧边界；以及新建隧道到达模型边界。

8、可选地，三维有限元模型的总长度为100m，总宽度为100m，深度为40米。

9、可选地，分析评估计算结果包括：对于新建隧道左线或右线盾构下穿既有隧道，选取不同的截面，通过不同截面的数据提取线来获得既有隧道和新建隧道的沉降规律。

10、可选地，在新建隧道左线或右线盾构下穿既有隧道时：既有隧道沉降均沿开挖线路纵向沉降，其中新建隧道盾构下穿掘进面越接近既有隧道，既有隧道所受影响越大；新建隧道沉降逐渐发展，而且在新建隧道与既有隧道交叠处，新建隧道上方地表沉降减小；并且新建隧道最大地表沉降量比既有隧道最大地表沉降量大，且既有隧道与新建隧道的最大地表沉降量比在第一数值范围之间。

11、可选地，对于新建隧道左线施工，既有隧道和新建隧道的最大地表沉降量比为第一比例，而对于新建隧道右线施工，既有隧道和新建隧道的最大地表沉降量比为第二比例，并且第一比例和第二比例的数值在第一数值范围之间。

12、上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：该方法能够通过对盾构下穿施工进行分析评估，从而设定合理的盾构下穿的施工控制参数和可控的保护指标，进而针对盾构穿越施工中的风险因素的施工控制提供可靠的提前预估和判断，能够对盾构下穿施工进行有效的控制和调整，防止引起地层沉降等，避免既有隧道和新建隧道变形等风险隐患，提高了施工的安全系数，并提高盾构施工的掘进精度和质量。

13、上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。

技术特征：

1.一种通过分析盾构下穿施工而进行评估的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的通过分析盾构下穿施工而进行评估的方法，其特征在于，所述简化模型还包括：

3.根据权利要求1所述的通过分析盾构下穿施工而进行评估的方法，其特征在于，所述分析评估计算结果包括：

4.根据权利要求3所述的通过分析盾构下穿施工而进行评估的方法，其特征在于，对于新建隧道左线盾构下穿既有隧道，选取第一截面和第二截面，其中第一截面的数据提取线为既有隧道的拱底轴线，从而获得既有隧道地表的沉降规律，并且其中第二截面的数据提取线为新建隧道的拱底轴线，从而获得新建隧道地表的沉降规律。

5.根据权利要求3所述的通过分析盾构下穿施工而进行评估的方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的通过分析盾构下穿施工而进行评估的方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的通过分析盾构下穿施工而进行评估的方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的通过分析盾构下穿施工而进行评估的方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的通过分析盾构下穿施工而进行评估的方法，其特征在于，新建隧道左线施工时既有隧道或新建隧道和新建隧道右线施工时既有隧道或新建隧道彼此之间的最大地表沉降量差在可控合理的范围内，并且新建隧道左线或右线施工时既有隧道和新建隧道的最大地表沉降量相差量也在可控合理的范围以内。

10.根据权利要求1所述的通过分析盾构下穿施工而进行评估的方法，其特征在于，

11.根据权利要求10所述的通过分析盾构下穿施工而进行评估的方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种用于盾构下穿施工的分析评估方法，涉及工程施工领域。该盾构下穿施工的分析评估方法包括：选取盾构下穿节点范围内的岩土及结构物；简化模型；建立模型，其中采用Plaxis3D建立三维有限元模型，几何模型底部施加完全固定约束，两侧施加竖直滑动约束，模型表面为自由边界，并且其中土体采用土体硬化模型模拟；以及分析评估计算结果。该方法通过对盾构下穿施工进行分析评估，从而设定合理的盾构下穿的施工控制参数和可控的保护指标，也针对盾构穿越施工中的风险因素的施工控制提供可靠的提前预估和判断，对盾构下穿施工进行有效的控制和调整，防止引起地层沉降等，提高盾构施工的掘进精度和质量。

技术研发人员：周晓宇,赵余夫,傅珺,谢圣浩,张存才,孙银鹏,张波,王杰昌
受保护的技术使用者：宏润建设集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13