盾构穿越上软下硬复合地层时的管片力学特性

鉴于当前采用盾构法修建地下铁道时常常需穿越复合地层,而针对复合地层中衬砌圆环的荷载计算尚未建立统一可靠的荷载体系的情况,通过分析传统梁-弹簧法荷载体系在复合地层中存在的缺陷,提出一种适用于该类地层的修正梁-弹簧法荷载体系。以长沙地铁5号线木莲冲路站—雨花广场站和劳动东路站—华雅站区间复合地层断面为工程背景,采用有限元软件对比分析传统梁弹簧法和修正梁弹簧法荷载体系下管片变形及力学特性。结合现场实测结果,验证修正梁弹簧法的可靠性。研究结果表明:在上软下硬地层中,隧底的竖向位移较小。与传统梁弹簧荷载体系相比,修正梁荷载体系所得隧底管片弯矩方向与传统法所得隧底管片弯矩方向普遍呈现出内侧受拉的情况,而外侧受压的情况则相反,且数值上相应减小。针对上软下硬复合地层要着重验算隧底管片外侧钢筋强度和螺栓抗剪强度,必要时适当调整隧底管片的配筋设计,为此类地层中修建盾构隧道提供参考。