寧波地鐵1號(hào)線高流變軟土地層盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)分析

汪輝武，郭建寧，李國(guó)棟，方　　勇（.西南交通大學(xué) 交通隧道工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都　　6003；.中鐵一局集團(tuán)有限公司，陜西 西 安　　70054）

寧波地鐵1號(hào)線高流變軟土地層盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)分析

汪輝武1，郭建寧1，李國(guó)棟2，方勇1
（1.西南交通大學(xué) 交通隧道工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都610031；2.中鐵一局集團(tuán)有限公司，陜西 西 安710054）

對(duì)寧波地鐵1號(hào)線海晏北路站—福慶北路站區(qū)間盾構(gòu)施工進(jìn)行三維有限元建模分析，研究盾構(gòu)機(jī)在高流變海相飽和軟土地層中掘進(jìn)時(shí)盾尾管片注漿時(shí)間、管片注漿壓力、上下頂進(jìn)力差、頂進(jìn)力、隧道埋深等因素對(duì)管片上浮與地表沉降的影響。結(jié)果表明:上下頂進(jìn)力差與管片注漿壓力對(duì)隧道管片上浮影響最大，盾尾管片注漿時(shí)間次之，埋深與頂進(jìn)力影響最?。簧舷马斶M(jìn)力差、埋深、盾尾管片注漿時(shí)間與管片上浮量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而頂進(jìn)力、管片注漿壓力與管片上浮量呈正相關(guān)關(guān)系；盾尾管片注漿時(shí)間、管片注漿壓力、埋深對(duì)地表沉降產(chǎn)生較明顯的影響，其次是上下頂進(jìn)力差，而頂進(jìn)力的影響較??；上下頂進(jìn)力差、管片注漿壓力、埋深與地表沉降量呈正相關(guān)關(guān)系，僅盾尾管片注漿時(shí)間與地表沉降量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

地鐵盾構(gòu)；軟土地層；數(shù)值模擬；管片上??；地表沉降

盾構(gòu)施工過(guò)程中，既要按照規(guī)定線路掘進(jìn)以確保隧道精確貫通，同時(shí)也要控制地表沉降在合理范圍內(nèi)。然而工程實(shí)踐表明，在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)姿態(tài)偏差過(guò)大使盾構(gòu)掘進(jìn)方向難控制等問(wèn)題，特別是掘進(jìn)過(guò)程中遇到具有高流變的飽和軟土地層時(shí)，由于此種地層具有高含水量、高壓縮性、低強(qiáng)度、易觸變、高靈敏性等特點(diǎn)，很容易造成地層不能自穩(wěn)，地表沉降量過(guò)大而影響地表建筑物安全，并且導(dǎo)致管片整體上浮、開(kāi)裂、錯(cuò)臺(tái)，乃至軸線偏位等問(wèn)題。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于在不同地層中盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)問(wèn)題做了大量的研究，并得出了諸多結(jié)論。李志帥［1］針對(duì)蘇州富水軟弱地層的特殊性，結(jié)合工程實(shí)例，通過(guò)理論研究、仿真計(jì)算以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)軟土地層盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究。職洪濤等［2］應(yīng)用有限元數(shù)值方法，模擬分析盾構(gòu)管片結(jié)構(gòu)設(shè)置和襯砌背后注漿造成管片結(jié)構(gòu)和周圍地層的位移變化特征，探討盾構(gòu)隧道上浮的變化規(guī)律。殷明倫等［3］分析了某軟土地區(qū)盾構(gòu)隧道工程中管片上浮事故的原因，提出了相應(yīng)的控制措施。李小青等［4］采用有限元數(shù)值分析軟件模擬武漢長(zhǎng)江隧道施工過(guò)程，進(jìn)行了不同影響因素的敏感性分析，并提出了盾構(gòu)隧道施工引起的地表沉降計(jì)算模型。龔旭等［5］以廣州地鐵三號(hào)線某隧道工程為例，采用FLAC3D對(duì)盾構(gòu)施工引起的地表沉降進(jìn)行了數(shù)值模擬，重點(diǎn)討論了隧道橫、縱向沉降分布規(guī)律。王選祥［6］基于Maag球面擴(kuò)散公式，對(duì)盾構(gòu)隧道壁后注漿的滲透范圍及對(duì)管片上浮的浮力公式進(jìn)行了理論推導(dǎo)，并從基本盾構(gòu)參數(shù)出發(fā)分析并提出了控制管片上浮的針對(duì)性措施。周海群［7］以杭州地鐵1號(hào)線九九區(qū)間隧道盾構(gòu)施工為工程背景，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了盾構(gòu)施工引發(fā)地面沉降的影響因素。

本文以寧波盾構(gòu)地鐵1號(hào)線海晏北路站—福慶北路站區(qū)間軟土地層掘進(jìn)施工項(xiàng)目為依托，采用三維有限元模擬方法，研究在高流變海相飽和軟土地層中掘進(jìn)時(shí)盾尾管片注漿時(shí)間、注漿壓力、上下頂進(jìn)力差、頂進(jìn)力、隧道埋深等因素對(duì)管片上浮與地表沉降的影響，并與該線實(shí)際施工中盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，找出不同影響因素對(duì)于盾構(gòu)管片上浮的影響規(guī)律，并給出相應(yīng)的建議。

1　工程概況

海晏北路站—福慶北路站隧道區(qū)間主線位于寧穿路下，起止里程為 K17+356.02—K18+103.47，長(zhǎng)747.45 m。區(qū)間隧道斷面為單線圓形隧道，隧道縱坡最大坡度為24‰，隧道頂部埋深約為9.3～16.3 m。本區(qū)間采用小松 TM634PMX土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)。采用外徑6 200 mm，內(nèi)徑5 500 mm的預(yù)制鋼筋混凝土通用環(huán)管片，幅寬1 200 mm，厚度350 mm。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，抗?jié)B等級(jí)為P10。

區(qū)間第四系地層發(fā)育，主要為高流變海相飽和軟土地層。區(qū)間隧道姿態(tài)出現(xiàn)較嚴(yán)重惡化段為138環(huán)～264環(huán)，隧頂覆土厚12.4 m，線路主要穿越③1粉砂地層與③2粉質(zhì)黏土夾粉砂地層。該地層呈流塑狀，強(qiáng)度低，具有易觸變、壓縮性強(qiáng)、高靈敏性等特點(diǎn)。具體地質(zhì)剖面見(jiàn)圖1。

圖1　地質(zhì)剖面

場(chǎng)區(qū)地下水由淺部土層中的潛水、砂性土中的微承壓水及深部粉（砂）性土層中的承壓水組成?？辈炱陂g實(shí)際測(cè)得的地下水初見(jiàn)水位為1.2～3.6 m。

2　盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)影響數(shù)值模似

2.1基本假設(shè)

采用FLAC3D有限元軟件建立了盾構(gòu)掘進(jìn)三維模型，對(duì)模型的模擬作出以下假設(shè)：

1）管片的六環(huán)作為一個(gè)整體環(huán)計(jì)算，只將其剛度進(jìn)行折減；

2）選取半結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算；

3）盾尾注漿采用等代層進(jìn)行模擬；

4）盾構(gòu)機(jī)簡(jiǎn)化為剛度很大的鋼筒；

5）盾尾注漿強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線簡(jiǎn)化為幾段折線；

6）盾尾千斤頂上下頂進(jìn)力差從頂進(jìn)面處從上到下呈線性分布。

2.2模型尺寸與邊界條件

由于一般隧道開(kāi)挖對(duì)周圍圍巖的影響為3D～5D （D為隧道直徑），確定模型尺寸為51 m（軸向）×37 m（橫向）×43 m（豎向）。因?yàn)樵诙軜?gòu)機(jī)上浮比較嚴(yán)重的地段盾構(gòu)機(jī)埋深約為12.4 m，因此建模時(shí)埋深取為12.4 m。模型兩側(cè)邊界施加水平位移約束，底部施加豎向位移約束。建立的有限元模型見(jiàn)圖2。

2.3計(jì)算參數(shù)

根據(jù)圖1所示的土層情況、地質(zhì)勘察資料以及線路設(shè)計(jì)圖紙，將土層簡(jiǎn)化為7層，其基本物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

管片襯砌與注漿層材料物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表2。

圖2　計(jì)算模型

表1　土體基本物理力學(xué)參數(shù)

表2　管片襯砌及注漿層材料物理力學(xué)參數(shù)

2.4盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程模擬

為了更好地反映盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中的開(kāi)挖情況，采用改變材料參數(shù)的動(dòng)態(tài)模擬方法進(jìn)行計(jì)算。主要通過(guò)預(yù)先設(shè)置好管片以及注漿等代層的材料參數(shù)，采用材料的“生”“死”和改變材料參數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)。盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，將被掘進(jìn)的土層材料參數(shù)修改為盾構(gòu)機(jī)材料參數(shù)，接著施加徑向注漿壓力以及開(kāi)挖面注漿壓力，緊接著在后方管片施加頂進(jìn)反力。對(duì)于上下頂進(jìn)力差值的模擬采取在盾尾以及管片最前端施加等梯度變化的應(yīng)力來(lái)代替施工中豎直方向的上下頂進(jìn)力差。監(jiān)測(cè)盾尾脫出距離，達(dá)到一定值后，激活管片襯砌與注漿層單元，然后進(jìn)行下一步掘進(jìn)。模擬掘進(jìn)時(shí)，每一步掘進(jìn)3 m，一共掘進(jìn)48 m。

2.5監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

為了選取合理的監(jiān)測(cè)位置，在隧道軸線方向36 m處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在隧道頂部與底部設(shè)置2個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，另外在該斷面頂部設(shè)置10個(gè)地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。因?yàn)楸敬文Ｐ筒捎冒虢Y(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，因此在另外半結(jié)構(gòu)對(duì)稱位置設(shè)置9個(gè)測(cè)點(diǎn)。具體情況見(jiàn)圖3。

圖3　監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置（單位：m）

3　數(shù)值模擬結(jié)果分析

本次模擬計(jì)算研究在高流變海相飽和軟土地層中掘進(jìn)時(shí)盾尾管片注漿時(shí)間（計(jì)算中采用不同釋放步數(shù)代替）、注漿壓力、上下頂進(jìn)力差（以其所形成的彎矩來(lái)計(jì)算）、頂進(jìn)力、隧道埋深這5個(gè)因素對(duì)管片上浮以及地表位移的影響。

首先選取注漿壓力0.15 MPa，頂進(jìn)力9 500 kN，埋深12.4 m的初始工況進(jìn)行掘進(jìn)模擬，采取控制變量的原則對(duì)每一個(gè)變量對(duì)隧道掘進(jìn)的影響進(jìn)行分析。具體分析因素及其控制變量見(jiàn)表3。

表3　具體分析因素及其控制變量

3.1盾尾管片注漿時(shí)間對(duì)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的影響

采用FLAC3D有限元軟件中不同大小的釋放步數(shù)來(lái)模擬實(shí)際施工中的盾尾管片注漿時(shí)間。根據(jù)已做的模擬計(jì)算分析，采用釋放步數(shù)為0～150步來(lái)進(jìn)行計(jì)算與實(shí)際施工情況相符。

不同釋放步數(shù)與隧道管片位移的關(guān)系見(jiàn)圖4。可見(jiàn)：①掘進(jìn)過(guò)程中不管釋放步數(shù)多大，隧道底部均有隆起的情況（位移為正）；隨著釋放步數(shù)的增加，頂部與底部位移改變量均在逐漸增大，尤其是釋放步數(shù)在0 ～40步時(shí)，頂部與底部的位移變化率為2.5 mm/步，表明在飽和軟土地層中，及時(shí)注漿對(duì)控制位移尤為重要。②釋放步數(shù)在150步以內(nèi)時(shí)，雖然增加釋放計(jì)算步數(shù)對(duì)控制管片上浮有一定的積極作用（管片最大上浮量相比于釋放步數(shù)為0時(shí)減小11.33 mm），但過(guò)大的釋放步數(shù)對(duì)于控制管片位移及地表沉降均不利，盾構(gòu)施工應(yīng)及時(shí)注漿。

圖4　不同釋放步數(shù)與隧道管片位移的關(guān)系

圖5為盾構(gòu)掘進(jìn)通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)以后所形成的沉降槽。由圖可知：①釋放步數(shù)從0增至80步時(shí)地表最大位移增加近45 mm，且釋放步數(shù)對(duì)沉降的影響較大，變化率約為0.87 mm/步，這表明及時(shí)注漿對(duì)于控制地表沉降具有明顯作用。②釋放步數(shù)從80增至150步時(shí)，地表沉降變化約3.2 mm，且從圖4可看出釋放步數(shù)在100步之后，隧底與隧頂位移也基本收斂，表明隧道已經(jīng)達(dá)到初期穩(wěn)定，所以沉降變化不大。③不同釋放步數(shù)對(duì)沉降槽寬度影響較小，寬度均大致為6.5 m。

圖5　不同釋放步數(shù)下隧道地表沉降變化曲線

3.2上下頂進(jìn)力差的影響

盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，改變上下頂進(jìn)力差是控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的基本方法。針對(duì)寧波軟土地層，盾構(gòu)機(jī)對(duì)推力反應(yīng)很敏感，上下頂進(jìn)力差設(shè)置非常重要。當(dāng)?shù)貙虞^軟、埋深較淺時(shí)，推力小，盾構(gòu)機(jī)栽頭嚴(yán)重。為了維持盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，施工中有時(shí)上下頂進(jìn)力差最大達(dá)到5 000 kN，才能維持盾構(gòu)機(jī)不栽頭。由于盾尾千斤頂上下頂進(jìn)力差從頂進(jìn)面處從上到下呈線性分布，故會(huì)在盾構(gòu)機(jī)掌子面處形成一定彎矩，所形成的彎矩大小由上下頂進(jìn)力差值大小來(lái)控制。

圖6為上下頂進(jìn)力差所形成的彎矩與隧道管片位移的關(guān)系?？梢?jiàn)：①隨著上下頂進(jìn)力差的變化，隧底隆起及隧頂沉降都有近似呈線性上升的趨勢(shì)。②當(dāng)上下頂進(jìn)力差所形成的彎矩從1 000 kN·m變化為7 000 kN·m時(shí)，管片上浮量從106.01 mm減少至96.43 mm，表明隨著上下頂進(jìn)力差的增加管片上浮更容易被控制。隨著上下頂進(jìn)力差所形成的彎矩增加，管片上浮量變化逐漸趨于平緩，尤其當(dāng)上下頂進(jìn)力差所形成彎矩超過(guò)6 000 kN·m后，管片上浮量保持在0.2 mm左右幅度變化，表明此時(shí)上下頂進(jìn)力差對(duì)管片上浮影響已經(jīng)不大。③雖然隨著上下頂進(jìn)力差的增大，管片上浮情況容易被控制，但是過(guò)大的上下頂進(jìn)力差會(huì)造成管片之間的差異性位移，從而形成管片錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。所以施工時(shí)應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際采取適宜的上下頂進(jìn)力差值。本次施工建議上下頂進(jìn)力差取3 000～5 000 kN。

圖6　上下頂進(jìn)力差所形成的彎矩與隧道管片位移的關(guān)系

圖7為不同上下頂進(jìn)力差下隧道橫向地表沉降的變化曲線。可知：①隨著上下頂進(jìn)力差的逐漸增大，地表最大沉降逐漸減小，曲線擬合后沉降槽的寬度基本在6.5 m左右，變化不大。②隨著上下頂進(jìn)力差的逐漸增大，沉降槽兩側(cè)出現(xiàn)隆起的情況，且隆起變化趨勢(shì)大于沉降趨勢(shì)。

圖7　不同上下頂進(jìn)力差下隧道橫向地表沉降變化曲線

3.3管片注漿壓力的影響

在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，要對(duì)盾尾脫離形成的空隙進(jìn)行填補(bǔ)注漿，以保證圍巖與管片的緊密性，使得周圍的土體得到支撐，控制地表沉降。注漿時(shí)，注漿壓力直接作用在圍巖以及管片上，隨著漿液的凝固，注漿壓力隨之改變。注漿壓力的變化對(duì)地表沉降以及管片內(nèi)力都有較大的影響。

圖8為隧道管片注漿壓力與管片位移的關(guān)系。可見(jiàn)：①隨著管片注漿壓力的增加，隧底隆起及隧頂沉降都能得到有效控制，近似呈線性趨勢(shì)收斂。②管片注漿壓力的改變對(duì)于隧道在土體中的上浮影響較大。注漿壓力從0.1 MPa增至0.2 MPa時(shí)，管片上浮量呈小幅度減小趨勢(shì)；達(dá)到0.2 MPa以后，隨著注漿壓力的增大，管片上浮量呈線性增大趨勢(shì)。當(dāng)盾尾管片注漿壓力為0.2 MPa時(shí)管片上浮值最小（約113 mm）。為減小地表沉降以及管片上浮，并結(jié)合工程實(shí)際情況，本區(qū)間建議注漿壓力取0.2～0.3 MPa。

圖9為不同管片注漿壓力下隧道橫向地表沉降變化曲線?？梢?jiàn)：①管片注漿壓力對(duì)于地表沉降存在較大的影響，隨著注漿壓力由0.1 MPa增至0.4 MPa，地表沉降最大值從-48.5 mm增至27.2 mm，增加速率約為9 mm/MPa。②管片注漿壓力的改變對(duì)于沉降槽寬度影響不大，隨著注漿壓力由0.1 MPa增至0.4 MPa，沉降槽寬度從8.3 m減小至6.5 m。

3.4隧道埋深的影響

圖10為隧道埋深與管片位移的關(guān)系。由圖可見(jiàn)：①隧道埋深處在5～12.4 m時(shí)，隧頂沉降、隧底隆起均隨隧道埋深的增大而增加。隧道埋深增大至12.4 m后，隨著埋深的增加隧道頂部與底部位移基本不變。這是因?yàn)樵谲浲恋貙訙\覆土情況下隧道埋深的改變對(duì)隧道頂部以及底部位移的影響較敏感，施工時(shí)應(yīng)注意隨埋深控制掘進(jìn)參數(shù)。②隧道埋深＞12.4 m時(shí)，管片上浮、隧頂沉降以及隧底隆起均未發(fā)生較大變化，而隧道埋深＜12.4 m時(shí)，隧道埋深越淺管片上浮越嚴(yán)重，近似呈線性發(fā)展，變化率約為5.8 mm/m。

圖10　隧道埋深與管片位移的關(guān)系

圖11為不同埋深下隧道橫向地表沉降變化曲線?？芍核淼缆裆顚?duì)于地表沉降存在較大的影響，當(dāng)隧道埋深由5 m增至12.4 m時(shí)，地表從22.5 mm的隆起下沉至-38.5 mm，但隧道埋深＞12.4 m后，地表沉降曲線基本不發(fā)生變化。證明隧道埋深取12.4 m比較合理。另外，隨著埋深的改變，地表沉降槽寬度基本保持在7 m左右，變化不大。

3.5頂進(jìn)力的影響

盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，一般采用千斤頂對(duì)泥土倉(cāng)內(nèi)土體施加壓力來(lái)平衡掌子面水土壓力，但是由于掌子面土體壓力大小的不確定性，很難達(dá)到真正意義上的平衡。壓力的不平衡會(huì)直接造成地表的沉降或隆起，因此頂進(jìn)力值是盾構(gòu)隧道施工時(shí)一個(gè)很重要的參數(shù)。

圖12為頂進(jìn)力與隧道管片位移的關(guān)系。由圖可見(jiàn)：①隨著頂進(jìn)力從8 000 kN增至14 000 kN，隧底隆起情況基本不變，隧頂沉降量從89.3 mm逐漸減至73.6 mm，表明改變頂進(jìn)力能夠在一定程度上控制隧頂位移。②隨著頂進(jìn)力的增加，管片上浮量近似呈線性增加，每增加1 000 kN頂進(jìn)力，管片上浮量增加約6 mm。

圖13為不同開(kāi)挖頂進(jìn)力下隧道橫向地表沉降變化曲線。由圖可見(jiàn)：幾條沉降槽曲線基本重合，只存在一定的隆起趨勢(shì)，說(shuō)明其對(duì)位移的影響不大。隨著頂進(jìn)力的增加，地表最大沉降逐漸減小。頂進(jìn)力每增加1 000 kN，地表沉降量減小約0.5 mm。

圖13　不同開(kāi)挖頂進(jìn)力下隧道橫向地表沉降變化曲線

4　現(xiàn)場(chǎng)施工掘進(jìn)分析

參照數(shù)值模擬結(jié)果，并結(jié)合實(shí)際施工中的各種影響因素，在寧波地區(qū)軟土地層掘進(jìn)，區(qū)間隧道頂部埋深10.43～12.89 m，頂進(jìn)力控制在900～11 000 kN，掘進(jìn)速度能到達(dá)25～45 mm/min，土倉(cāng)壓力與理論計(jì)算值基本吻合，且能有效地控制地表沉降。注漿壓力控制在0.25～0.33 MPa，注漿量控制在4～5 m3，注漿泵流量為90～135 L/min。盾構(gòu)掘進(jìn)至206～229環(huán)時(shí)盾構(gòu)機(jī)豎直姿態(tài)曲線見(jiàn)圖14，盾構(gòu)機(jī)上下頂進(jìn)力差隨掘進(jìn)環(huán)數(shù)變化曲線見(jiàn)圖15。

圖14　盾構(gòu)機(jī)豎直姿態(tài)曲線

圖15　盾構(gòu)機(jī)上下頂進(jìn)力差隨掘進(jìn)環(huán)數(shù)變化曲線

考慮數(shù)值模擬結(jié)果建議值后，實(shí)際施工中地表沉降控制在42 mm以內(nèi)，管片上浮控制在31 mm以內(nèi)，可見(jiàn)數(shù)值模擬建議值合理。

5　結(jié)論與建議

1）在改變注漿壓力與采用不同釋放步數(shù)情況下，始終都會(huì)出現(xiàn)隧道的上浮。建議施工過(guò)程中，采用盾構(gòu)掘進(jìn)軸線適當(dāng)?shù)陀谒淼涝O(shè)計(jì)中線以保證隧道軸線偏差控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。

2）在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，影響隧道管片上浮的主要因素是上下頂進(jìn)力差與管片注漿壓力，其次是盾尾管片注漿時(shí)間、隧道埋深與頂進(jìn)力。上下頂進(jìn)力差、隧道埋深、盾尾管片注漿時(shí)間與管片上浮量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，頂進(jìn)力、管片注漿壓力與管片上浮量呈正相關(guān)關(guān)系。

3）隧道開(kāi)挖完成后，由于寧波土層高流變的性質(zhì)，盾尾管片注漿時(shí)間、管片注漿壓力、隧道埋深對(duì)地表沉降產(chǎn)生較明顯影響，其次是上下頂進(jìn)力差，頂進(jìn)力的大小對(duì)地表沉降影響較小。這些影響因素中與地表沉降量呈正相關(guān)關(guān)系的是上下頂進(jìn)力差、管片注漿壓力與隧道埋深，與地表沉降量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系的是盾尾管片注漿時(shí)間。而影響沉降槽寬度的主要因素是管片注漿壓力與上下頂進(jìn)力差，其余因素影響不大。

4）根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果與工程實(shí)際情況建議：及時(shí)注漿，注漿壓力0.2～0.3 MPa；埋深設(shè)計(jì)建議盡量較大，如埋深較淺，重點(diǎn)調(diào)整頂進(jìn)力值與管片注漿壓力大?。皇┕r(shí)頂進(jìn)力建議取9 500 kN；管片出現(xiàn)上浮情況時(shí)，合理改變盾構(gòu)機(jī)上下頂進(jìn)力差進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整范圍為3 000～5 000 kN。

［1］李志帥.軟土地層盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制技術(shù)研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2013.

［2］職洪濤，路明鑒，杜守繼.盾構(gòu)隧道通縫拼裝管片上浮的數(shù)值模擬分析［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2007，3（增 2）：1480-1483.

［3］殷明倫，張陽(yáng)玉，王睿.某軟土地層盾構(gòu)隧道管片上浮事故分析［J］.市政技術(shù)，2014，32（5）：70-72，82.

［4］李小青，朱傳成.盾構(gòu)隧道施工地表沉降數(shù)值分析研究［J］.公路交通科技，2007，24（6）：86-91.

［5］龔旭，慎乃齊，李標(biāo).土壓平衡盾構(gòu)隧道施工引起的地面沉降分析［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2009（增1）：395-399.

［6］王選祥.盾構(gòu)隧道管片上浮機(jī)理及控制技術(shù)［J］.鐵道建筑，2009（5）：52-55.

［7］周海群.軟土地層盾構(gòu)施工中掘進(jìn)速度對(duì)地面沉降的影響分析［J］.鐵道建筑，2012（3）：45-48.

（責(zé)任審編葛全紅）

Analysis of Shield Driving Parameters for High Rheological Soft Soil on Ningbo Metro Line 1

WANG Huiwu1，GUO Jianning1，LI Guodong2，F(xiàn)ANG Yong1
（1.MOE Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering，Southwest Jiaotong University，Chendu Sichuan 610031，China；2.China Railway First Group Co.，Ltd.，Xi'an Shaanxi 710054，China）

Interval shield construction of Haiyan north road station to Fuqing north road station in Ningbo M etro Line 1 was modeled and analyzed by three-dimensional finite element，and the effects of segmental lining grouting time at the tail，grouting pressure，jacking force difference between top and bottom，jacking force and tunnel buried depth on segmental lining floating and surface settlement was studied during shield machine excavation in the high rheological marine saturated soft soil stratum.T he results showed that jacking force difference between top and bottom and segmental lining grouting pressure has the largest influence on segmental lining floating，followed by the effect of segmental lining grouting time at the tail，and jacking force and tunnel buried depth has the least effect，jacking force difference between top and bottom，tunnel buried depth and segmental lining grouting time at the tail has a negative correlation with the amount of segmental lining floating，jacking force，segmental lining grouting force has a positive correlation with the amount of segmental lining floating，segmental lining grouting time at the tail，segmental lining grouting force and tunnel buried depth has a obvious effect on surface settlement，followed by jacking force difference between top and bottom，and effect of jacking force is small，the jacking force difference between top and bottom，segmental lining grouting force，tunnel buried depth has a positive correlation with the amount of surface settlement，and only the segmental lining grouting time at the tail has a negative correlation with the amount of surface settlement.

M etro shield；Soft soil stratum；Numerical simulation；Segmental lining floating；Surface settlement

汪輝武（1992— ），男，碩士研究生。

U455.43

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2016.07.13

1003-1995（2016）07-0049-06

2015-12-10；

2016-04-28

國(guó)家自然科學(xué)基金（51278422，51578460）；國(guó)家科技支撐計(jì)劃 （2012BAG05B03）；四川省青年科技基金（2012JQ0021）