盾構(gòu)下穿對(duì)既有地鐵隧道沉降變形的影響研究

朱建才，王蔡祥，李新偉，孫雅珍，宋金龍

（1. 浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310027；2. 沈陽(yáng)建筑大學(xué) 交通工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110168；3. 中鐵隧道股份有限公司，河南 鄭州 450001）

0 引 言

在盾構(gòu)施工下穿既有地鐵隧道時(shí)，土體損失率C會(huì)影響既有隧道的沉降量，解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于正確得到土體損失率C及其與既有隧道沉降量間的關(guān)系。目前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者利用理論研究、數(shù)值計(jì)算、模型試驗(yàn)和實(shí)測(cè)分析的方法在盾構(gòu)穿越對(duì)既有地鐵隧道影響方面取得了一定的研究成果。魏新江等[1]對(duì)盾構(gòu)穿越既有地鐵隧道影響研究的現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)與展望；張瓊方等[2-3]研究了盾構(gòu)機(jī)與已建地鐵隧道相對(duì)位置關(guān)系不同時(shí)，已建隧道的沉降變化規(guī)律；李倩倩等[4]通過(guò)地表沉降監(jiān)測(cè)及盾構(gòu)隧道變形監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)，研究了地層與既有結(jié)構(gòu)的變形特性并分析了新建隧道與既有結(jié)構(gòu)間的相互作用。陳越峰等[5]通過(guò)數(shù)值模擬，剖析了盾構(gòu)下穿施工中變形沉降的變化規(guī)律及相應(yīng)的施工影響，并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，其結(jié)果可為施工方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

不少學(xué)者選擇工程研究的手段對(duì)此類盾構(gòu)近接下穿既有結(jié)構(gòu)的工程進(jìn)行了研究。首先對(duì)于新建隧道引起的土層變化研究有：石杰紅等[6]通過(guò)計(jì)算和數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比，認(rèn)為修正 Peck公式及數(shù)值模擬法均可用于計(jì)算隧道開(kāi)挖引起的豎向位移；宮志群等[7]通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)并結(jié)合數(shù)值模擬得到了隧道開(kāi)挖過(guò)程中洞周土體和地表土體的變形規(guī)律；HUANG等[8]進(jìn)行了盾構(gòu)隧道縱向模型試驗(yàn)，探究了盾構(gòu)隧道下穿不均勻下臥層時(shí)縱向沉降的影響因素；YANG等[9]對(duì)軟硬土層的隧道開(kāi)挖進(jìn)行數(shù)值模擬以研究其破壞模式。其次對(duì)于新建隧道穿越既有建筑（例如隧道等）的研究有：仇文革[10]通過(guò)研究重疊隧道建設(shè)、地鐵區(qū)間鄰樁施工、車(chē)站鄰近基坑施工等典型鄰近既有結(jié)構(gòu)施工工程，闡明隧道近接施工及其影響預(yù)測(cè)的力學(xué)原理；王明年等[11]和章慧健等[12]模擬了盾構(gòu)掘進(jìn)施工，認(rèn)為重疊隧道及隧道鄰近建筑物施工的近接影響分區(qū)；LIN等[13]通過(guò)數(shù)值模擬研究了新建雙洞斜穿既有隧道的變形特性，并研究了新隧道和既有隧道之間的交角對(duì)既有隧道變形沉降的影響；魏綱等[14]采用轉(zhuǎn)動(dòng)錯(cuò)臺(tái)模型預(yù)測(cè)盾構(gòu)穿越引起的既有盾構(gòu)隧道縱向變形，并選取工程實(shí)例進(jìn)行預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性驗(yàn)證；張曉慧等[15]根據(jù)盾構(gòu)隧道近接下穿雙層地下空間結(jié)構(gòu)施工的模擬結(jié)果，研究了不同頂推力下盾構(gòu)施工引起的沉降和附加內(nèi)力的變化規(guī)律。隧道正交下穿施工擾動(dòng)的情況下，既有上臥盾構(gòu)隧道管片與接頭處應(yīng)力集中明顯，局部裂損風(fēng)險(xiǎn)高[16]。上述研究雖然為實(shí)際施工提供了一些技術(shù)參考，但在盾構(gòu)下穿既有地鐵隧道的施工中，由于地質(zhì)條件、現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)的差異，仍需根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行施工風(fēng)險(xiǎn)分析。

本文以杭州某工程盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線項(xiàng)目為依托，采用非線性土體本構(gòu)-小應(yīng)變土體硬化模型（HSS模型），通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合PLAXIS 3D軟件進(jìn)行參數(shù)反分析確定土體損失率C，為盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線進(jìn)行數(shù)值模擬提供符合實(shí)際的參數(shù)，分析施工過(guò)程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，為下穿盾構(gòu)施工提供技術(shù)參考。

1 工程概況及地質(zhì)條件

1.1 快速路下穿地鐵2號(hào)線段設(shè)計(jì)概況

本工程采用泥水平衡式盾構(gòu)，刀盤(pán)直徑為13.46 m，盾構(gòu)隧道管片外徑13.00 m，內(nèi)徑11.90 m，壁厚0.55 m，環(huán)寬2.00 m。隧道管片每環(huán)由10塊組成，楔形量50 mm（雙面），錯(cuò)縫拼裝的通用襯砌環(huán)。襯砌環(huán)由1個(gè)封頂塊（F），2塊鄰接塊（L1、L2）及7塊標(biāo)準(zhǔn)塊（B1～B7）組成，如圖1所示。接縫連接包括20顆環(huán)向連接螺栓（M36）和28顆縱向連接螺栓（M36）。管片混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，抗?jié)B等級(jí)P12。

圖1 快速路隧道剖面示意圖Fig. 1 Schematic of shield tunnel

內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制及現(xiàn)澆施工，主要包含煙道板、行車(chē)道板、防撞側(cè)石、混凝土側(cè)墻、預(yù)制口字件等內(nèi)容。其中箱涵口字件、煙道板采用預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)拼裝施工，其余構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆施工。

1.2 快速路與地鐵2號(hào)線的關(guān)系

南北線隧道在對(duì)應(yīng)里程下穿地鐵2號(hào)線如圖2所示。

圖2 快速路南北線盾構(gòu)隧道與地鐵2號(hào)線平面關(guān)系圖Fig. 2 Relationship between shield tunnel of expressway north-south line and Metro Line 2

北線隧道頂距地鐵 2號(hào)線左右線凈距如圖 3所示。

圖3 快速路橫斷面與地鐵2號(hào)線關(guān)系圖Fig. 3 Relationship between the expressway cross-section and Metro Line 2

1.3 地質(zhì)條件

根據(jù)下穿地鐵2號(hào)線區(qū)域的勘察報(bào)告，快速路隧道覆土厚度約21 m，地鐵2號(hào)線隧道覆土厚度約11 m。北線隧道斷面范圍主要為⑥1淤泥質(zhì)黏土、⑥2黏土、⑦1粉質(zhì)黏土、⑨1含砂粉質(zhì)黏土、⑨2礫砂、⑩1黏土。南線隧道斷面范圍主要為⑥1淤泥質(zhì)黏土、⑥2黏土、⑦1粉質(zhì)黏土、?1全風(fēng)化晶屑玻屑凝灰?guī)r、?2強(qiáng)風(fēng)化晶屑玻屑凝灰?guī)r。隧道斷面基本為上軟下硬的復(fù)合地層。

1.4 土體損失率與反分析

根據(jù)Peck提出橫向地面沉降估算公式為：

式中：x為距隧道軸線橫向水平距離；S(x)為x位置處的地面沉降量；Smax為隧道軸線上方最大地面沉降量；Vloss為單位長(zhǎng)度土體損失量，Vloss=πR2C，C為土體損失率；i為地面沉降槽寬度系數(shù)，i=kh，k為地面沉降槽寬度參數(shù)，h為隧道軸線埋深。

反分析通過(guò)有限元模擬設(shè)置多種不同的土體損失率C的工況，將有限元的地表橫縱向沉降結(jié)果與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析，選出與實(shí)測(cè)值最接近的土體損失率C的工況，并用于后續(xù)相同土體條件下的沉降變形預(yù)測(cè)分析。

1.5 MJS加固設(shè)置

地鐵隧道加固樁共4排，共計(jì)50根，其中快速路北線17根，南線33根，加固深度為：快速路隧道頂至地鐵隧道頂約9.7 m；其中地鐵2號(hào)線隧道底以下采用直徑為3.0 m的全圓加固對(duì)2號(hào)線隧道托底，控制隧道沉降；地鐵隧道高度范圍采用半圓180°擺噴加固，MJS樁中心距離地鐵隧道外邊線控制在 1 m，樁中心間距為 2.4 m，全圓加固咬合0.6 m（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管線情況調(diào)整）。加固材料：P.O 42.5級(jí)散裝水泥。其中地鐵加固剖面圖如圖4所示；平面圖如圖5所示。

圖4 地鐵加固剖面圖Fig. 4 Sectional view of metro reinforcement

圖5 地鐵加固平面圖Fig. 5 Plan of metro reinforcement

2 小應(yīng)變土體硬化模型（HSS）

HSS本構(gòu)模型考慮了土體的剪切硬化和壓縮硬化的特性與土在小應(yīng)變時(shí)的剛度非線性變化的特征，土體剛度呈S型曲線衰減[17]；與理想彈塑性模型不同的是，硬化塑性模型的屈服面在主應(yīng)力空間中隨塑性應(yīng)變的發(fā)生而不斷擴(kuò)張，并非固定不變。土體硬化模型是一個(gè)可以模擬包括軟土和硬土在內(nèi)的不同類型的土體模型。

考慮相應(yīng)的塑性應(yīng)變，源于剪切硬化屈服函數(shù)的形式如下：

除了塑性應(yīng)變外，該模型還考慮了彈性應(yīng)變。塑性應(yīng)變僅在初始加載中產(chǎn)生，而彈性應(yīng)變?cè)诔跏技虞d和卸載、再加載中同時(shí)產(chǎn)生。對(duì)于 σ2=σ3=常數(shù)的三軸排水試驗(yàn)應(yīng)力路徑，彈性楊氏模量Eur保持不變，則彈性應(yīng)變由下式給出：

式中：νur是卸載和再加載階段的泊松比。

3 數(shù)值計(jì)算與結(jié)果分析

3.1 參數(shù)反分析-土體損失率C的確定

為了確保大直徑盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線施工過(guò)程中地鐵2號(hào)線的安全，在盾構(gòu)下穿施工前通過(guò)有限元數(shù)值計(jì)算結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的方法預(yù)測(cè)盾構(gòu)下穿對(duì)既有地鐵2號(hào)線的影響。對(duì)北線已建NK3+890～NK3+730段建立三維數(shù)值模型結(jié)合實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)，通過(guò)參數(shù)反分析得到盾構(gòu)模擬參數(shù)，以便為后續(xù)盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線的數(shù)值模擬提供一定的依據(jù)。

以盾構(gòu)隧道縱向?yàn)閄軸，盾構(gòu)隧道橫向?yàn)閅軸，豎向?yàn)閆軸建立三維有限元模型，其中為了消除邊界條件的影響，模型尺寸取 160 m×200 m×86 m（X·Y·Z），模型網(wǎng)格采用空間四面體10節(jié)點(diǎn)單元?jiǎng)澐?，?2 833個(gè)單元，119 734個(gè)節(jié)點(diǎn)。有限元整體模型如圖6所示。邊界條件為土體底部施加x、y、z方向的約束，土體沿z方向的兩側(cè)施加z方向的約束，土體沿x方向的兩側(cè)施加沿x方向的約束。計(jì)算過(guò)程嚴(yán)格按照實(shí)際施工步序來(lái)模擬，本次對(duì)施工過(guò)程的數(shù)值模擬將劃分為 86個(gè)工況，如表 1所示。

圖6 北線已建NK3+890～NK3+730段盾構(gòu)隧道有限元模型Fig. 6 Finite element model of section NK3+890～NK3+730 of the north line

表1 北線已建NK3+890～NK3+730段盾構(gòu)隧道分析工況Table 1 Working conditions of section NK3+890～NK3+730 of the north line

在NK3+890～NK3+730段計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整模型土體損失率C進(jìn)行參數(shù)敏感性分析，并將模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)地表橫縱向沉降值進(jìn)行對(duì)比，從而確定最接近的土體損失率C，并為后續(xù)的分析提供基礎(chǔ)。反分析中土體損失率C依次取0.05%、0.09%、0.10%、0.15%和0.20%，并通過(guò)在Plaxis 3D中盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖推進(jìn)時(shí)的Cref來(lái)設(shè)置實(shí)現(xiàn)。

計(jì)算完畢后，提取不同土體損失率C情況下北線盾構(gòu)頂推至第179環(huán)時(shí)的模型豎向位移云圖如圖7所示。從圖中可以看到，隨著土體損失率C的增大，模型沉降變形不斷增大。當(dāng)土體損失率C＞0.15%時(shí)，最大沉降將大于10 mm。

圖7 模型豎向位移云圖Fig. 7 Cloud map of vertical displacement

根據(jù)空間幾何位置關(guān)系，確定實(shí)際監(jiān)測(cè)點(diǎn)在有限元模型中的相應(yīng)位置，提取對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)位置沿隧道縱向和橫向分布的地表沉降數(shù)據(jù)，并將不同土體損失率C情況下的地表沉降數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，如圖8所示。由圖可知，隨著土體損失率C的增大，地表橫向沉降及縱向沉降均不斷增大；地表橫向沉降在盾構(gòu)隧道中軸線位置出現(xiàn)最大值，并向兩側(cè)逐漸減小；地表縱向沉降最大值出現(xiàn)在盾構(gòu)機(jī)對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)；盾構(gòu)機(jī)所在范圍內(nèi)地表沉降變化不大；盾尾后方地表沉降隨著與盾構(gòu)機(jī)距離的增大略有所減??；掌子面前方地表沉降隨著與盾構(gòu)機(jī)距離的增大而不斷減小。圖中數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)土體損失率C=0.09%～0.10%時(shí)，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值較為接近，因此后續(xù)可采用該土體損失率C對(duì)盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線進(jìn)行分析以預(yù)測(cè)盾構(gòu)施工對(duì)地鐵2號(hào)線的影響。

圖8 地表沉降計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比Fig. 8 Comparison of calculated and measured values of surface settlement

3.2 盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線數(shù)值建模

（1）盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線計(jì)算模型

根據(jù)地鐵控制保護(hù)區(qū)范圍對(duì)盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線段進(jìn)行建模分析，考慮盾構(gòu)南、北線第345～403環(huán)管片頂推施工先模擬北線盾構(gòu)施工，待北線穿過(guò)地鐵控制保護(hù)區(qū)后，再模擬南線盾構(gòu)施工。盾構(gòu)下穿地鐵 2號(hào)線計(jì)算模型同樣以盾構(gòu)隧道縱向?yàn)閄軸，盾構(gòu)隧道橫向?yàn)閅軸，豎向?yàn)閆軸建立三維有限元模型，其中為了消除邊界條件的影響，計(jì)算模型尺寸取118 m×200 m×86 m（X·Y·Z），模型網(wǎng)格采用空間四面體10節(jié)點(diǎn)單元?jiǎng)澐?，模型?49 761個(gè)單元，217 871個(gè)節(jié)點(diǎn)。有限元整體模型如圖9所示，地鐵、盾構(gòu)隧道以及MJS加固模型如圖10所示。計(jì)算過(guò)程嚴(yán)格按照實(shí)際施工步序來(lái)模擬，本次對(duì)施工過(guò)程的數(shù)值模擬將劃分為130個(gè)工況，如表2所示。

表2 快速路盾構(gòu)隧道下穿既有地鐵2號(hào)線運(yùn)行隧道分析工況Table 2 Working conditions of expressway shield tunnel through existing running tunnel Metro Line 2

圖9 快速路盾構(gòu)隧道下穿既有地鐵2號(hào)線運(yùn)行隧道有限元整體模型Fig. 9 Finite element model of expressway shield tunnel through existing running tunnel Metro Line 2

圖10 地鐵、盾構(gòu)隧道以及MJS加固有限元模型Fig. 10 Finite element model of subway, shield tunnel and MJS reinforcement

（2）結(jié)構(gòu)尺寸與土體參數(shù)

隧道與盾構(gòu)器械結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表3所示；已建地鐵2號(hào)線隧道管片參數(shù)如表4所示；土體HHS參數(shù)如表5所示。

表3 結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)Table 3 Structure size parameters m

表4 地鐵2號(hào)線隧道管片參數(shù)Table 4 Parameters of tunnel segments of Metro Line 2

表5 HSS土體本構(gòu)模型參數(shù)表Table 5 Constitutive parameters of HSS model

（3）盾構(gòu)開(kāi)挖模擬步驟

PLAXIS 3D模擬盾構(gòu)隧道掘進(jìn)過(guò)程如下：

a）進(jìn)行地應(yīng)力平衡。

b）模擬盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入，每一環(huán)向掌子面施加 盾構(gòu)支護(hù)力，防止地表發(fā)生沉降變形。

c）“凍結(jié)”土體以此來(lái)模擬土體開(kāi)挖，隨后“激活”盾構(gòu)機(jī)單元，最后在掌子面上施加支護(hù)壓力。

d）“激活”對(duì)應(yīng)位置的襯砌和同步注漿單元，設(shè)置注漿壓力模擬注漿過(guò)程來(lái)釋放多余應(yīng)力，最后“凍結(jié)”上一步中激活的盾構(gòu)機(jī)單元。

e）重復(fù)步驟c）和d），直至開(kāi)挖完畢，盾構(gòu)機(jī)出土后移除注漿壓力模擬注漿體固結(jié)。

3.3 盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線模擬結(jié)果分析

根據(jù) NK3+890～NK3+730段參數(shù)反分析得到的土體損失率C=0.10%對(duì)相同土體條件下的盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線進(jìn)行數(shù)值模擬，分析盾構(gòu)下穿對(duì)地鐵2號(hào)線的影響。

圖 11為下穿施工過(guò)程中不同工序下的地鐵隧道沉降變形云圖，從圖中可以看到，隨著盾構(gòu)的不斷推進(jìn)，地鐵隧道沉降不斷增大，其中沉降主要發(fā)生在盾構(gòu)機(jī)頂推至地鐵隧道下方過(guò)程中，而當(dāng)盾構(gòu)機(jī)通過(guò)后，地鐵隧道后續(xù)所產(chǎn)生的沉降相對(duì)較小。南北線盾構(gòu)施工分先后順序，在北線盾構(gòu)隧道貫穿后，南線盾構(gòu)開(kāi)始施工，當(dāng)南線隧道下穿地鐵2號(hào)線時(shí)，由于對(duì)地鐵2號(hào)線產(chǎn)生兩次影響，地鐵隧道沉降進(jìn)一步增大。其中369環(huán)為盾構(gòu)剛到達(dá)既有2號(hào)線右線的位置，在此位置進(jìn)行南北線盾構(gòu)施工時(shí)的沉降數(shù)據(jù)，主要監(jiān)測(cè)南北線施工先后順序的兩次影響。本次地鐵隧道總體沉降均較小，與現(xiàn)有規(guī)范[18]相比較，滿足了地鐵變形控制的要求。

圖11 盾構(gòu)隧道沉降變形云圖Fig. 11 Settlement deformation contours of shield tunnel

3.4 MJS加固效果分析

本工程中采用MJS對(duì)地鐵 2號(hào)線進(jìn)行了預(yù)先加固。為了探究MJS在盾構(gòu)下穿過(guò)程中對(duì)地鐵隧道變形的控制作用，采用有限元數(shù)值模擬的方法對(duì)比分析了無(wú)加固情況下及采用 MJS加固情況下盾構(gòu)下穿對(duì)地鐵2號(hào)線沉降變形的影響。

圖12與圖13分別為采用MJS加固和無(wú)加固情況下地鐵隧道沉降變形云圖和雙線地鐵隧道中間剖面豎向變形云圖。

圖12 盾構(gòu)隧道沉降變形云圖Fig. 12 Settlement deformation contours of shield tunnel

圖13 雙線地鐵隧道中間剖面豎向變形云圖Fig. 13 Vertical deformation contours of the middle section of double-track Metro Line 2

由圖可知，采用MJS加固后，地鐵隧道沉降變形由無(wú)加固時(shí)的-3.88 mm減小到了-3.46 mm，即MJS加固在一定程度上減小了地鐵隧道的沉降變形，起到了控制作用，但從數(shù)值上分析，沉降量?jī)H減小了0.42 mm，換算成控制效率僅為10.8%，控制效率較為一般。MJS加固對(duì)控制雙線地鐵隧道中間剖面土體沉降變形效果較好，控制效率達(dá)到了25.3%。

3.5 多工況對(duì)比分析

在有限元數(shù)值模擬中，土體損失率的取值與盾構(gòu)施工過(guò)程中各方面因素均有關(guān)。有限元數(shù)值模擬結(jié)果顯示土體損失率的取值與盾構(gòu)施工過(guò)程中各方面因素均有關(guān)。

通過(guò)對(duì)北線 NK3+890～NK3+730段的多工況反分析所得到土體損失率C結(jié)果顯示，該工程在此段盾構(gòu)施工質(zhì)量較好，土體損失率C僅為 0.10%左右。若后續(xù)下穿地鐵2號(hào)線施工質(zhì)量能夠保證，可按該土體損失率C進(jìn)行有限元預(yù)測(cè)，若后續(xù)施工過(guò)程中受部分施工因素影響，導(dǎo)致土體損失率C有所提高，則需在適當(dāng)提高土體損失率C取值的前提下進(jìn)行有限元預(yù)測(cè)?？紤]到后續(xù)施工過(guò)程中可能受部分施工因素影響，導(dǎo)致土體損失率C有所提高，因此研究中通過(guò)適當(dāng)提高土體損失率C的取值展開(kāi)了進(jìn)一步分析。圖14為地鐵隧道沉降變形云圖。

圖14 地鐵隧道沉降變形云圖Fig. 14 Settlementand deformation cloud map of Metro Line 2

圖15為不同土體損失率C時(shí)地鐵隧道沉降變形云圖。由圖可知，隨著土體損失率C提高，地鐵隧道沉降變形逐漸增大。根據(jù)土體損失率C與地鐵沉降關(guān)系圖顯示，當(dāng)C=0.10%～0.20%范圍內(nèi)，地鐵沉降與土體損失率C為近似的線性關(guān)系。

圖15 土體損失率C與地鐵沉降關(guān)系Fig. 15 Relationship between soil loss rate C and subway settlement

4 結(jié) 論

本文對(duì)杭州某盾構(gòu)隧道工程下穿地鐵2號(hào)線施工數(shù)值計(jì)算預(yù)測(cè)分析，以完工的 NK3+890～NK3+730段為依據(jù)，對(duì)該段建立三維有限元計(jì)算模型，在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)反分析，得到盾構(gòu)施工模擬參數(shù)——土體損失率C，進(jìn)而對(duì)盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線進(jìn)行數(shù)值計(jì)算預(yù)測(cè)分析。通過(guò)本次計(jì)算，主要得到以下結(jié)論：

（1）NK3+890～NK3+730段的多工況分析結(jié)果顯示，盾構(gòu)在該區(qū)段施工時(shí)所對(duì)應(yīng)的土體損失率C約為0.10%。

（2）采用NK3+890～NK3+730段參數(shù)反分析得到的土體損失率C對(duì)盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線進(jìn)行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，地鐵隧道總體沉降變形較小，滿足地鐵變形控制要求；地鐵隧道沉降主要發(fā)生在盾構(gòu)機(jī)頂推至地鐵隧道下方過(guò)程中，而當(dāng)盾構(gòu)機(jī)通過(guò)后，地鐵隧道后續(xù)所產(chǎn)生的沉降相對(duì)較小。

（3）采用有限元的方法對(duì)MJS加固效果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，MJS對(duì)地鐵隧道沉降變形具有一定的控制效果，但控制效率僅為10.8%左右；MJS對(duì)控制雙線地鐵隧道中間剖面土體沉降變形效果較好，控制效率達(dá)到了25.3%。

（4）基于盾構(gòu)下穿地鐵2號(hào)線計(jì)算模型對(duì)土體損失率C進(jìn)行多工況分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)C=0.10%～0.20%時(shí)，地鐵沉降與土體損失率C為近似的線性關(guān)系。