易 丹， 嚴(yán)德添， 黨 軍

(1. 中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 四川 成都 610031； 2. 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； 3. 西南交通大學(xué)， 四川 成都 610031)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市人口快速增加，城市交通變得越來越擁堵，城市地下空間的開發(fā)利用已成為各大城市解決城市交通問題的重要途徑。新建地下工程往往對(duì)原有的各類地下管線、道路交通以及對(duì)周邊的各類建(構(gòu))筑物造成影響，且修建處于城市繁華區(qū)的地下隧道對(duì)地層沉降要求相對(duì)較高。頂管法有著對(duì)周圍土體擾動(dòng)小、推進(jìn)速度快、自動(dòng)化程度高、對(duì)道路交通以及周邊的各類建(構(gòu))筑物影響小等優(yōu)點(diǎn)，近年來在城市中短距離隧道、管道施工中得到了越來越多的應(yīng)用[1]。

不少學(xué)者針對(duì)頂管隧道施工對(duì)周圍環(huán)境的影響進(jìn)行了研究。劉航軍等[2]研究了直徑為3.8 m圓形頂管頂進(jìn)施工對(duì)周邊地表變形、土體內(nèi)部位移、孔隙水壓力及土體主應(yīng)力的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)頂管頂進(jìn)過程中沿頂管縱向的地表位移在機(jī)頭前方約1D(D為頂管直徑)處隆起值最大，而橫向地表受頂管施工擾動(dòng)影響較大的區(qū)域?yàn)槠漭S線兩側(cè)3D范圍內(nèi)； 王曉睿等[3]對(duì)頂管頂進(jìn)施工過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，揭示施工過程中的地表變化規(guī)律和對(duì)既有道路的影響，提出相應(yīng)的控制措施，指出地表變形與頂管頂進(jìn)距離的關(guān)系，大致可以分為微小上升、微小沉降、沉降急劇增大及沉降平緩4個(gè)階段； 劉映晶[4]采用有限單元法模擬并結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)分析新建頂管隧道對(duì)已有并行頂管隧道的附加影響； 段景川等[5]對(duì)淺埋條件下大斷面頂管頂進(jìn)施工過程中地表變形的規(guī)律進(jìn)行研究，分析注漿壓力等施工參數(shù)對(duì)地表變形的影響； 張楊等[6]采用Midas-GTS進(jìn)行三維數(shù)值模擬，分析了直徑為3 m圓形頂管隧道施工對(duì)既有地鐵隧道的影響； 楊果躍等[7]系統(tǒng)地探討了直徑為2.1 m污水管道頂管施工引起土體和既有地鐵隧道的變形特性，發(fā)現(xiàn)頂管開挖對(duì)地鐵隧道的影響范圍為地鐵隧道前后10 m左右； 王劍等[8]采用隨機(jī)介質(zhì)理論定量分析了影響頂管隧道施工地表變形的因素，發(fā)現(xiàn)地表最大沉降值隨隧道直徑D、地層影響角正切值、開挖斷面收斂的增加而呈線性增長； 黃吉龍等[9]主要研究了頂管施工對(duì)周圍土體位移及應(yīng)力的影響，通過改變頂管的位移，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)頂管施工過程的模擬，得出其影響范圍為2～3倍頂管管徑； 林曉慶等[10]針對(duì)深圳某變電站線路出線配套電纜大直徑頂管工程施工對(duì)地下管線的影響，利用FLAC3D模擬了大直徑頂管施工過程，分析了鄰近垂直交叉地下管線在不同開挖面推進(jìn)力、管線與頂管開挖面不同距離情況下的位移變化，得出推進(jìn)力大小對(duì)垂直交叉地下管線的水平位移影響明顯大于其對(duì)豎向位移的影響； 黃斌[11]以上海市徐匯區(qū)某工程實(shí)際為例,著重介紹了矩形頂管施工對(duì)地鐵隧道的影響及采取的保護(hù)措施,同時(shí)闡述了矩形頂管在穿越既有地鐵隧道不同施工階段的施工參數(shù)控制方法； 趙飛陽[12]以頂管通道上穿匯通路—靈山站地鐵區(qū)間隧道為例,通過三維建模分析,研究了頂管通道施工各個(gè)工況對(duì)既有區(qū)間隧道的影響。

綜上可知，目前針對(duì)大斷面矩形頂管(尤其是土壓平衡式頂管)隧道近距離上跨施工對(duì)既有地鐵隧道影響的研究較少，特別是缺乏頂管隧道掌子面頂推壓力對(duì)既有地鐵隧道變形影響的研究。本文以成都市川大停車場下穿人民南路地下人行通道頂管施工工程為背景，采用三維數(shù)值模擬的方法研究大斷面矩形頂管隧道在不同掌子面頂推壓力下頂進(jìn)施工對(duì)既有地鐵隧道的影響。

1 工程概況

川大停車場下穿人民南路人行通道項(xiàng)目位于成都市人民南路三段，橫跨人民南路設(shè)置，大致呈東西走向。該通道在街道兩側(cè)各設(shè)置2個(gè)出入口及1部垂直電梯，項(xiàng)目通道頂板埋深5.5 m，基底埋深10.0 m。人行通道主體長約56 m，采用頂管法施工部分約45 m。通道外輪廓為寬6 m、高4.5 m的圓角矩形斷面，壁厚0.5 m，頂管管節(jié)幅寬1.5 m。矩形頂管采用無超挖設(shè)計(jì)，且頂進(jìn)過程中在管節(jié)與周圍土壤間注入減摩膨潤土，形成泥漿套，有效減少了管節(jié)頂進(jìn)過程中與土壤之間的摩擦力。工程平面布置如圖1所示，矩形頂管隧道斷面如圖2所示。

圖1 工程平面圖 (單位： mm)Fig. 1 Plan of project (unit: mm)

圖2 矩形頂管隧道斷面圖(單位： mm)Fig. 2 Cross-section of rectangular pipe jacking tunnel (unit: mm)

圖3 工程縱斷面圖(單位： mm)Fig. 3 Longitudinal profile of project (unit: mm)

頂管隧道主要位于粉質(zhì)黏土和稍密卵石土中。稍密卵石土地層膠結(jié)較差、結(jié)構(gòu)松散、自穩(wěn)能力差、卵石顆粒點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳力、單個(gè)卵石強(qiáng)度高、顆粒之間空隙大、黏聚力小及內(nèi)摩擦角大等。在這樣的地層中進(jìn)行長距離、大斷面頂管施工，面臨開挖面穩(wěn)定性差、頂進(jìn)效率低、刀盤磨損嚴(yán)重、地面沉降大及糾偏困難等諸多問題。同時(shí)，由于該頂管隧道為矩形斷面，且具有埋深小、斷面跨度大等特點(diǎn)，施工時(shí)容易對(duì)地層產(chǎn)生較大的擾動(dòng)，可能引起既有地鐵隧道過大變形，進(jìn)而危及地鐵運(yùn)營安全。因此，有必要對(duì)人民南路地下人行通道大斷面頂管隧道施工引發(fā)既有地鐵隧道的變形進(jìn)行全面評(píng)估及研究。

2 數(shù)值研究模型

采用ANSYS有限元軟件對(duì)頂管隧道的施工過程進(jìn)行模擬。模型的左右邊界以及下邊界到隧道底部之間的距離均取3～5倍隧道開挖跨度，具體尺寸為頂管隧道縱向取頂管段全范圍45 m，橫向取54 m，高度為36.1 m。共計(jì)7萬5 306單元，8萬1 071節(jié)點(diǎn)。有限元計(jì)算模型如圖4所示。模型中，土層、既有盾構(gòu)隧道管片、頂管隧道管節(jié)采用三維實(shí)體單元進(jìn)行模擬，頂管機(jī)頭采用殼單元模擬；土體本構(gòu)模型采用D-P模型，頂管機(jī)頭、管節(jié)及既有盾構(gòu)隧道管片本構(gòu)模型采用線彈性模型。依據(jù)巖土勘探資料，數(shù)值計(jì)算中對(duì)現(xiàn)場的巖土層進(jìn)行適當(dāng)簡化，將計(jì)算模型研究范圍內(nèi)的土層分為5層。模型中各材料的物理力學(xué)參數(shù)取值如表1所示。

圖4 有限元計(jì)算模型圖Fig. 4 Finite element calculation model

表1 計(jì)算模型材料物理力學(xué)參數(shù)取值Table 1 Physico-mechanical parameters of materials for FEM

施工全過程的數(shù)值模擬首先進(jìn)行地應(yīng)力平衡計(jì)算，然后進(jìn)行頂管頂進(jìn)施工的模擬。施工模擬不考慮動(dòng)態(tài)效應(yīng)，以生死單元模擬隧道開挖及管節(jié)頂進(jìn)施作過程。同時(shí)由于工程使用減摩膨潤土極大地減小了管節(jié)與側(cè)壁的摩擦力，模擬中忽略頂進(jìn)過程中管節(jié)與側(cè)壁摩擦力的影響。具體地，模擬第1步頂進(jìn)時(shí)包含頂管機(jī)頭共頂進(jìn)6 m，隨后以1.5 m(管節(jié)幅寬)作為1個(gè)循環(huán)步反復(fù)進(jìn)行直至完成頂管隧道。掌子面的支護(hù)壓力在每一施工步時(shí)通過直接對(duì)掌子面施加相應(yīng)壓力進(jìn)行模擬。為分析不同掌子面支護(hù)壓力下近距離上跨施工對(duì)既有盾構(gòu)隧道的影響，計(jì)算中考慮0.1 MPa(半艙壓力)、0.15 MPa及0.2 MPa(土壓平衡) 3種掌子面支護(hù)壓力。

3 計(jì)算結(jié)果分析

由于地鐵隧道沿自身縱向(模型X方向)的變形很小，本文著重討論其豎向位移(模型Y方向)及橫向位移(模型Z方向或頂管隧道縱向)。

3.1 地鐵隧道豎向位移分析

掌子面支護(hù)壓力為0.2 MPa時(shí)地鐵隧道在典型開挖進(jìn)度下的豎向位移云圖如圖5所示。可以看出： 1)既有地鐵隧道由于頂管隧道的上跨施工將產(chǎn)生一定的附加豎向位移，且位于頂管隧道縱向中間斷面處的地鐵隧道管片產(chǎn)生的附加豎向位移最大； 2)隨著頂管隧道的頂進(jìn)，地鐵隧道的豎向變形在整體上呈增大趨勢。

(a) 開挖進(jìn)度為15 m時(shí)

(b) 開挖進(jìn)度為22.5 m時(shí)

(c) 開挖進(jìn)度為33 m時(shí)

(d) 開挖進(jìn)度為45 m時(shí)

正號(hào)表示向上的位移； 負(fù)號(hào)表示向下的位移。

圖5地鐵隧道在不同開挖進(jìn)度下的豎向位移云圖(單位： m)

Fig. 5 Vertical displacement nephograms of metro tunnel in different excavating stages of upper pipe jacking tunnel (unit: m)

本文著重研究頂管隧道縱向中間斷面處的地鐵隧道管片由頂管隧道施工產(chǎn)生的附加位移，以此評(píng)價(jià)頂管施工對(duì)既有地鐵隧道的影響，并研究頂進(jìn)施工時(shí)既有盾構(gòu)隧道的變形規(guī)律。具體地，在頂管隧道正下方的地鐵隧道橫斷面上均勻布設(shè)16個(gè)測點(diǎn)(測點(diǎn)位置及編號(hào)如圖6所示)，研究這些測點(diǎn)在頂管隧道頂進(jìn)施工時(shí)的豎向變形。

(a) 左線 (b) 右線圖6 地鐵隧道測點(diǎn)示意圖Fig. 6 Sketch of layout of monitoring points on metro tunnel

地鐵隧道各測點(diǎn)在3種支護(hù)壓力下的豎向位移曲線如圖7和圖8所示。

(a) 支護(hù)壓力為0.1 MPa

(b) 支護(hù)壓力為0.15 MPa

(c) 支護(hù)壓力為0.2 MPa圖7 地鐵隧道左線各測點(diǎn)豎向位移變化曲線

Fig. 7 Variation curves of vertical displacement of metro tunnel left line

(a) 支護(hù)壓力為0.1 MPa

(b) 支護(hù)壓力為0.15 MPa

(c) 支護(hù)壓力為0.2 MPa圖8 地鐵隧道右線各測點(diǎn)豎向位移變化曲線

Fig. 8 Variation curves of vertical displacement of metro tunnel right line

由圖7和圖8可知：

1)當(dāng)頂管隧道開挖面距地鐵隧道較遠(yuǎn)時(shí)，既有地鐵隧道豎向位移受掌子面支護(hù)壓力的影響會(huì)出現(xiàn)向下的位移。對(duì)于右線隧道，當(dāng)支護(hù)壓力分別為0.1、0.15、0.2 MPa時(shí)，最大向下豎向位移分別為0.3、0.6、0.9 mm。支護(hù)壓力越大，最大向下的豎向位移越大。

2)隨著頂管隧道開挖面不斷靠近地鐵隧道，開挖卸載產(chǎn)生的影響將逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，地鐵隧道將產(chǎn)生向上并逐漸增大的豎向位移，該豎向位移直至開挖面離開頂管隧道一定距離后將趨于穩(wěn)定。對(duì)于有趨于穩(wěn)定跡象的左線隧道，當(dāng)支護(hù)壓力分別為0.1、0.15、0.2 MPa時(shí)，最大豎向位移分別為3.3、3.5、3.6 mm；對(duì)于仍處于變形趨勢上升階段的右線隧道，最大豎向位移均為1.8 mm 左右。支護(hù)壓力對(duì)豎向變形的影響較小。左右線最大位移均發(fā)生在地鐵隧道上半部分管片位置處，所處的支護(hù)壓力均為0.2 MPa。

3.2 地鐵隧道橫向位移分析

掌子面支護(hù)壓力為0.2 MPa時(shí)地鐵隧道在典型開挖進(jìn)度下的橫向位移云圖如圖9所示?？梢钥闯觯?1)既有地鐵隧道由于頂管隧道的上跨施工將產(chǎn)生一定的附加橫向位移，且位于頂管隧道縱向中間斷面處的地鐵隧道管片產(chǎn)生的附加橫向位移最大； 2)隨著頂管隧道的頂進(jìn)，地鐵隧道的橫向變形在整體上呈增大趨勢。

(a) 開挖進(jìn)度為15 m時(shí)

(b) 開挖進(jìn)度為22.5 m時(shí)

(c) 開挖進(jìn)度為33 m時(shí)

(d) 開挖進(jìn)度為45 m時(shí)

正號(hào)表示背離頂管隧道開挖方向； 負(fù)號(hào)表示朝著頂管隧道開挖方向。

圖9地鐵隧道在不同開挖進(jìn)度下的橫向位移云圖(單位： m)

Fig. 9 Horizontal displacement nephograms of metro tunnel in different excavating stages (unit: m)

同樣，在頂管隧道正下方的地鐵隧道橫斷面上均勻布設(shè)16個(gè)測點(diǎn)(測點(diǎn)位置及編號(hào)如圖6所示)，研究測點(diǎn)在頂管隧道頂進(jìn)施工時(shí)的橫向變形。

地鐵隧道各測點(diǎn)在不同支護(hù)壓力下橫向位移(頂管隧道縱向)的變化曲線如圖10和圖11所示。

(a) 支護(hù)壓力為0.1 MPa

(b) 支護(hù)壓力為0.15 MPa

(c) 支護(hù)壓力為0.2 MPa圖10 地鐵隧道左線各測點(diǎn)橫向位移變化曲線

Fig. 10 Variation curves of horizontal displacement of metro tunnel left line

由圖10和圖11可知：

1)頂管隧道初始頂入土體時(shí)，由于受頂管隧道掌子面支護(hù)壓力的影響，既有地鐵隧道會(huì)產(chǎn)生向頂管隧道開挖方向的位移，且支護(hù)壓力越大，產(chǎn)生的初始位移越大。

(a) 支護(hù)壓力為0.1 MPa

(b) 支護(hù)壓力為0.15 MPa

(c) 支護(hù)壓力為0.2 MPa圖11 地鐵隧道右線各測點(diǎn)橫向位移變化曲線

Fig. 11 Variation curves of horizontal displacement of metro tunnel right line

2)頂管隧道掌子面支護(hù)壓力對(duì)地鐵隧道橫向變形有較大影響，尤其對(duì)地鐵隧道上半部分管片的橫向位移影響顯著。增大頂管掌子面支護(hù)壓力，左線地鐵隧道1、2、3、8測點(diǎn)及右線隧道9、10、11、16測點(diǎn)橫向位移將產(chǎn)生比其他測點(diǎn)更大的增幅。

3)隨著頂管隧道不斷頂進(jìn)，開挖卸載對(duì)既有地鐵隧道變形的影響越來越大，造成既有隧道產(chǎn)生朝向開挖卸載部位的位移變形，進(jìn)而出現(xiàn)既有隧道橫向位移先增大后減小的現(xiàn)象(在位移增大段，卸荷主要位于既有地鐵隧道的一側(cè)； 在位移減小段，卸荷出現(xiàn)在既有地鐵隧道兩側(cè))，這種現(xiàn)象在支護(hù)壓力較小時(shí)更為明顯。

4)頂管施工引發(fā)既有地鐵盾構(gòu)隧道的橫向最大位移左線為2.3 mm，右線為2.5 mm，左右線最大位移均發(fā)生在地鐵隧道上半部分管片位置處，所處的支護(hù)壓力均為0.2 MPa。

此外，地鐵隧道上半部分管片的橫向位移受頂管隧道掌子面支護(hù)壓力影響顯著這一規(guī)律，也導(dǎo)致了在較大掌子面支護(hù)壓力時(shí)，難以觀察到這些部位橫向位移受開挖卸載效應(yīng)的影響。

地鐵隧道對(duì)支護(hù)壓力最為敏感部位——拱頂和左拱肩在不同支護(hù)壓力下的橫向位移(頂管隧道縱向)變化曲線如圖12所示?？梢钥闯觯?支護(hù)壓力越大，地鐵隧道拱頂和左拱肩的橫向位移越大，且支護(hù)壓力每增大0.05 MPa，最大橫向位移增大約1.0 mm。

(a) 地鐵隧道左線

(b) 地鐵隧道右線

圖12地鐵隧道在不同支護(hù)壓力下拱頂和左拱肩的橫向位移變化曲線

Fig. 12 Variation curves of horizontal displacement of crown top and left arc shoulder of metro tunnel under different supporting pressures

地鐵隧道在不同支護(hù)壓力下拱腰的收斂變化曲線如圖13所示。

由圖13可知：

1)當(dāng)頂管隧道開挖面離地鐵隧道較遠(yuǎn)時(shí)，由于支護(hù)壓力的作用，隧道收斂會(huì)隨著開挖的掘進(jìn)有所增大； 當(dāng)開挖面靠近地鐵隧道時(shí)，由于卸荷效應(yīng)，隧道收斂會(huì)變小(兩拱腰距離變大)。當(dāng)開挖面推進(jìn)至距離隧道中心線5 m左右時(shí)，隧道收斂值達(dá)到最小(考慮收斂正負(fù)號(hào))，約為-0.2 mm，即此時(shí)兩拱腰距離最大； 而后，收斂緩慢增大，當(dāng)開挖面到達(dá)既有地鐵隧道上方時(shí)，收斂迅速增大。

(a) 地鐵隧道左線

(b) 地鐵隧道右線圖13 地鐵隧道在不同支護(hù)壓力下拱腰收斂變化曲線

Fig. 13 Variation curves of convergence of arc waist of metro tunnel under different supporting pressures

2)地鐵隧道左右線在不同支護(hù)壓力下拱腰的收斂規(guī)律是相反的。對(duì)于左線隧道，支護(hù)壓力越大，既有隧道在頂管隧道施工的全過程中收斂值均越小(考慮收斂正負(fù)號(hào))；對(duì)于右線隧道，支護(hù)壓力越大，既有隧道在頂管隧道施工的全過程中收斂值均越大(考慮收斂正負(fù)號(hào))。

3)總體來說，支護(hù)壓力對(duì)既有盾構(gòu)隧道的收斂變形影響不大。本工程中，頂管隧道施工引起既有盾構(gòu)隧道的最大收斂值出現(xiàn)在施工完成階段，左線為 0.8～1.0 mm，右線為0.7～1.0 mm。

4 現(xiàn)場應(yīng)用及分析

由于本工程屬于國內(nèi)首次在砂卵石地層中采用矩形土壓平衡式頂管機(jī)，意外停機(jī)和非正常超挖等情況難以避免，且本工程與運(yùn)營地鐵隧道距離遠(yuǎn)小于目前本地區(qū)工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)中的安全距離，國內(nèi)也無可供參考的資料。故根據(jù)前文研究，考慮到掌子面支護(hù)壓力對(duì)既有運(yùn)營地鐵隧道橫向位移影響較大，在現(xiàn)場實(shí)際施工中，擬采用較小的掌子面支護(hù)壓力進(jìn)行作業(yè)。

在實(shí)際監(jiān)測方案中，每個(gè)斷面布設(shè)5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，分別為隧道道床2個(gè)、收斂2個(gè)以及拱頂位置1個(gè)，沿隧道洞身環(huán)向布置。即每個(gè)斷面測得3個(gè)測點(diǎn)的豎向位移和2個(gè)測點(diǎn)的橫向位移。

頂管隧道正下方的左右兩側(cè)地鐵隧道橫斷面的現(xiàn)場豎向位移如圖14所示?？梢钥闯觯?左側(cè)隧道襯砌最大豎向變形累計(jì)值為3.7 mm(位置同測點(diǎn)1)；右側(cè)隧道襯砌最大豎向變形累計(jì)值為2.4 mm(位置同測點(diǎn)12)。

(a) 左線隧道豎向位移監(jiān)測結(jié)果

(b) 右線隧道豎向位移監(jiān)測結(jié)果圖14 地鐵隧道現(xiàn)場豎向監(jiān)測曲線Fig. 14 Curves of site vertical displacement metro tunnel

頂管隧道正下方的左右兩側(cè)地鐵隧道橫斷面的現(xiàn)場橫向位移如圖15所示。可以看出： 左側(cè)隧道襯砌最大橫向變形累計(jì)值為1.3 mm(位置同測點(diǎn)2)； 右側(cè)隧道襯砌最大橫向變形累計(jì)值為1.3 mm(位置同測點(diǎn)10)。

本工程掘進(jìn)過程中遇到了多次開挖困難、掌子面超挖甚至設(shè)備停機(jī)等情況，現(xiàn)場地面沉降控制非常困難，雖然在過程中攻克了一系列難題，但頂進(jìn)全過程中實(shí)際施工采用的掌子面支護(hù)壓力較高，基本維持在60%～100%艙壓(0.12～0.20 MPa)。為與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析，取實(shí)際掌子面支護(hù)壓力為0.15 MPa。將現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果與數(shù)值分析結(jié)果對(duì)照，可認(rèn)為本次數(shù)值分析模型基本正確，對(duì)不同掌子面支護(hù)壓力的數(shù)值模擬結(jié)果基本可靠。采用本工法進(jìn)行運(yùn)營地鐵隧道上跨施工，現(xiàn)場各項(xiàng)變形均滿足運(yùn)營地鐵隧道的安全要求。

(a) 左線隧道橫向位移監(jiān)測結(jié)果

(b) 右線隧道橫向位移監(jiān)測結(jié)果圖15 地鐵隧道現(xiàn)場橫向監(jiān)測曲線Fig. 15 Curves of site horizontal displacement metro tunnel

5 結(jié)論與討論

1)頂管法隧道上跨施工引發(fā)既有地鐵隧道豎向變形，當(dāng)頂管隧道開挖面離地鐵隧道較遠(yuǎn)時(shí)，掌子面支護(hù)壓力影響較大；隨著頂管隧道開挖面不斷靠近地鐵隧道，開挖卸載效應(yīng)逐步占據(jù)主導(dǎo)地位，直至開挖面離開地鐵隧道一定距離后豎向變形方趨于穩(wěn)定。

2)頂管隧道頂進(jìn)施工時(shí)，地鐵隧道橫向位移由掌子面支護(hù)壓力及開挖卸載效應(yīng)共同決定，當(dāng)支護(hù)壓力較小時(shí)，開挖卸載效應(yīng)更為明顯。掌子面支護(hù)壓力的大小對(duì)既有地鐵隧道橫向變形方向及量值有顯著影響，特別是地鐵隧道管片上半部分的橫向位移大小對(duì)掌子面支護(hù)壓力極為敏感。對(duì)于既有隧道拱頂和左拱肩部位，支護(hù)壓力每增大0.05 MPa，這些部位由頂管隧道引起的最大橫向位移增大約1.0 mm。在合理控制地表沉降的基礎(chǔ)上，選擇較小的掌子面支護(hù)壓力(即限制土艙壓力)對(duì)減小地鐵隧道橫向變形是有利的。

3)本工程中既有地鐵隧道受不同支護(hù)壓力工況下頂管施工影響可能產(chǎn)生的最大豎向變形約為3.6 mm，出現(xiàn)在左線，產(chǎn)生的最大橫向變形約為2.5 mm，出現(xiàn)在右線，其量值均較小。說明在類似斷面隧道近距離上跨運(yùn)營地鐵隧道工程中采用土壓平衡式矩形頂管工法是可行的，本文研究成果可為后續(xù)類似工程參考。

4)本文僅就本工程最關(guān)心的運(yùn)營地鐵隧道安全進(jìn)行了相關(guān)變形研究。由于砂卵石地層的特殊離散性，矩形斷面頂管機(jī)的刀盤力學(xué)性征和螺旋出土機(jī)的出土能力難以參考常規(guī)圓形頂管機(jī)或盾構(gòu)，這也是本工程實(shí)施中遇到的最大難點(diǎn)，故對(duì)于多刀盤組合下的刀盤布置方案如何更好應(yīng)對(duì)砂卵石地層特性還有待進(jìn)一步研究。

5)類似地層中近距離穿越運(yùn)營地鐵隧道的大斷面矩形頂管工程，其減摩技術(shù)還有待總結(jié)和探討。為應(yīng)對(duì)高滲透性無水地層，本工程采用分兩序注入黏土和膨潤土的方式取得了較為理想的效果。在未來類似工程中，當(dāng)遇高滲透性富水地層時(shí)，可嘗試對(duì)非親水類減摩材料進(jìn)行試驗(yàn)研究。

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