泥水盾構(gòu)隧道地層滲透壓力的確定及規(guī)律研究

李遠(yuǎn)帆 王媛 任杰 董琪 陳龍 王志奎

摘 要：泥水盾構(gòu)隧道施工中的地層滲透壓力是設(shè)定開挖倉泥水壓力等施工參數(shù)的主要依據(jù)之一。為提高地層滲透壓力計算的準(zhǔn)確性，開展泥水盾構(gòu)隧道地層滲透壓力的確定方法及規(guī)律研究?？紤]土體開挖、泥水支護(hù)、壁后注漿等施工因素，建立模擬泥水盾構(gòu)施工動態(tài)過程的三維流固耦合模型，分析盾構(gòu)掘進(jìn)和同步注漿等施工作業(yè)以及地層情況對地層滲透壓力的擾動范圍和擾動程度，基于此提出泥水盾構(gòu)隧道地層滲透壓力的修正公式。結(jié)果表明：當(dāng)注漿壓力為２００～５００ ｋＰａ 時，盾構(gòu)施工對地層滲透壓力的最遠(yuǎn)影響范圍為距離開挖面前方４．５ 環(huán)處；在相同注漿壓力下，對巖層滲透壓力的擾動范圍最大，砂土層次之，黏土層最??；采用修正公式得出的地層滲透壓力計算值與實測值變化趨勢基本一致，驗證了修正公式的合理性。

關(guān)鍵詞：泥水盾構(gòu)；地層滲透壓力；注漿壓力；流固耦合；過江隧道工程

中圖分類號：Ｕ４５５ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０５．０２３

引用格式：李遠(yuǎn)帆，王媛，任杰，等．泥水盾構(gòu)隧道地層滲透壓力的確定及規(guī)律研究［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（５）：１３８－１４４．

０ 引言

盾構(gòu)隧道施工法具有對環(huán)境擾動小、自動化程度高、施工快速、施工風(fēng)險小等優(yōu)點，是目前建造隧道的主要工法之一。在施工過程中，盾構(gòu)機(jī)開挖倉泥水壓力主要根據(jù)地層滲透壓力設(shè)定。當(dāng)?shù)貙訚B透壓力計算值比實際值偏大時，導(dǎo)致開挖倉泥水壓力過高，可能造成地面隆起；當(dāng)?shù)貙訚B透壓力計算值比實際值偏小時，導(dǎo)致開挖倉泥水壓力過低，使地面沉降過大，甚至發(fā)生開挖面失穩(wěn)等事故，威脅工程安全［１－２］ 。

目前，盾構(gòu)隧道掘進(jìn)過程中的地層滲透壓力難以通過實時的監(jiān)測和探測手段獲取，其確定方法主要有工程施工經(jīng)驗和理論分析兩種。在工程施工經(jīng)驗方法中，一般按靜水壓力計算地層滲透壓力［３］ 。在理論分析方法中，Ｚｈｏｎｇ 等［４］ 假設(shè)地表有足夠的地下水補(bǔ)給，得到隧道地層滲透壓力分布理論解；Ｐｅｒａｚｚｅｌｌｉ 等［５］ 通過數(shù)值模擬開挖面前方水頭分布，提出了開挖面正前方和隧道上方的水頭分布擬合公式。在實際盾構(gòu)隧道掘進(jìn)過程中，一方面，盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)以及同步注漿等施工作業(yè)會對地層土體產(chǎn)生擾動，進(jìn)而對地層滲透壓力的大小及分布有較大影響［６－１１］ ；另一方面，隧道穿越的地層復(fù)雜多樣，各地層滲透性差異較大，在泥水平衡盾構(gòu)開挖過程中對各地層滲透壓力造成的擾動程度不同［１２－１５］ ?，F(xiàn)有對盾體所受地層滲透壓力擬合的計算公式缺少對以上盾構(gòu)施工作業(yè)造成影響的考慮，同時缺乏考慮不同注漿壓力在不同地層中對滲透壓力的縱向擾動范圍和擾動程度的分析研究。

本文針對南京和燕路過江隧道建立模擬泥水盾構(gòu)施工動態(tài)過程的三維流固耦合模型，對地層滲透壓力受盾構(gòu)施工作業(yè)的擾動情況進(jìn)行全面分析，明晰注漿壓力對滲透壓力的擾動范圍和擾動程度，提出泥水盾構(gòu)隧道地層滲透壓力的修正公式，以期對泥水盾構(gòu)隧道地層滲透壓力的確定提供理論參考。