大断面隧道超小净距上跨既有隧道综合控制方案的变形控制与关键构件参数分析

《Buildings》：Deformation Control and Key Component Parameter Analysis of a Comprehensive Control Scheme for a Large-Section Tunnel Overcrossing an Existing Tunnel with Ultra-Small Clearance

　　

在高密度城市地下开发条件下，开挖超小净距上跨既有隧道的大断面隧道可能引发下卧地层卸载回弹，从而导致既有隧道产生隆起变形。研究人员采用三维有限元分析和现场监测，以比较不同控制措施组合的变形控制性能，并评估板凳梁抗浮体系（bench-beam uplift-resistant system）关键参数的敏感性。结果表明，在复合三层衬砌体系（composite three-layer lining system）的基本结构条件下，综合控制方案将既有隧道最大隆起限制为4.71 mm，相对于基准条件降低了33.10%。然而，与仅设置板凳梁抗浮体系相比，增加地表预注浆（surface pre-grouting）仅进一步减小了0.10 mm，表明在所研究条件下其对隆起控制的增量贡献相对有限。在所考虑的参数中，桩长对既有隧道隆起响应的影响最大，其次为桩径和顶管冠梁（pipe-jacking capping beam）等效刚度，而型钢构件（section-steel members）数量的影响最小。当桩端延伸至既有盾构隧道仰拱下方约0.5D（D为既有隧道外径）时，继续增加桩长的边际效益逐渐减小。现场监测进一步表明，实施综合控制方案后，既有隧道的竖向变形响应具有空间非均匀性。实测变形趋势和响应特征与数值结果总体一致。这些研究成果可为类似超小净距大断面隧道上跨工程中变形控制措施的选择和抗浮结构参数设计提供有益参考。

高密度城市地下开发条件下，大断面隧道以超小净距上跨既有隧道时，开挖卸荷会引起下卧地层回弹，进而导致既有隧道隆起变形。当净距小至米级，层间土体缓冲能力有限，过大的隆起可能超过既有盾构隧道管片衬砌的变形容许值，引发管片开裂、接缝张开和