大直径盾构隧道穿越圆形风井围护结构变形分析

根据围护结构收敛变形设计形式和监测点布置得到地下二层、地下三层和地下四层不同区位的收敛变形随时间变化趋势。

6.4.1.1　地下二层围护结构

1）穿越测点

（1）进洞穿越测点。进洞穿越测点随时间的收敛变形变化趋势曲线如图6-10所示，进洞穿越测点收敛变形随时间的变化速率曲线如图6-11所示。

图6-10　进洞穿越点累计变量变化趋势

图6-11　进洞穿越点变化速率趋势

由图6-10可知，测点在盾构进洞前变形很小，当盾构穿越时，收敛变形急速增加（负号表示两收敛点距离急剧减小），最大值约为1.78mm。随后，当盾构出洞并逐渐远离风井时，收敛变形逐渐趋向稳定，最后收敛值约为0.54mm。

由图6-11可知，盾构穿越前收敛变形变化速率较小，盾构穿越风井期间，变形速率变化很大，并正负跳跃，但最大变化速率不超过1.2mm/d，随后变形速率很快降低，并趋向于零。

（2）出洞穿越测点。出洞穿越测点随时间的收敛变形变化趋势曲线如图6-12所示，出穿越测点收敛变形的随时间的变化速率曲线如图6-13所示。

由图6-12可知，测点在盾构进洞前变形较小，当盾构穿越时，收敛变形急速增加（负号表示两收敛点距离急剧减小），最大值约为3.2mm。随后，当盾构出洞并逐渐远离风井时，收敛变形逐渐趋向稳定，最后收敛值约为0.50mm。

图6-12　出洞穿越点累计变量变化趋势

图6-13　出洞穿越点变化速率趋势

由图6-13可知，盾构穿越前收敛变形变化速率较小，盾构穿越风井期间，变形速率变化很大，并正负跳跃，但最大变化速率约为2.5mm/d，随后变形速率很快降低，并趋向于零。

2）进洞半圆风井测点

进洞半圆测点随时间的收敛变形变化趋势曲线如图6-14所示，出进洞半圆测点收敛变形随时间的变化速率曲线如图6-15所示。

图6-14　进洞半圆测点累计变量变化趋势

图6-15　进洞半圆测点变化速率趋势

由图6-14可知，该区域共6个测点，整体变形趋势均为先快速增加（负号表示两收敛点距离急剧减小），盾构穿越后收敛变形有不同程度的减小。其中，测点2～7之间、测点3～8之间的收敛变形较为一致，且盾构穿越后收敛变形回升较大，穿越时为1.11mm，穿越后稳定在0.42mm左右；测点7～9之间、测点8～10之间、测点9～11及测点10～12之间的整体收敛变形较为一致，最后收敛变形约为0.83mm。

由图6-15可知，盾构穿越前和穿越过程中的收敛变形变化速率均较大，且呈正负急剧动荡的趋势，最大变化速率约为0.4mm/d，随后变形速率很快降低，并趋向于零。

3）出洞半圆风井测点

出洞半圆测点随时间的收敛变形变化趋势曲线如图6-16所示，出洞半圆测点收敛变形随时间的变化速率曲线如图6-17所示。

图6-16　出洞半圆测点累计变量变化趋势

图6-17　出洞半圆测点变化速率趋势

由图6-16可知，该区域共4个测点，整体变形趋势均为先快速增加（负号表示两收敛点距离急剧减小），盾构穿越后收敛变形有不同程度的减小。其中，测点11～13之间、测点12～14之间的收敛变形较为一致，盾构穿越时最大收敛变形约为1.8mm，盾构穿越后收敛变形逐渐趋向稳定，最后收敛变形约为1.0mm；测点13～15之间、测点14～16之间的收敛变形较为一致，盾构穿越时最大收敛变形约为2.5mm，盾构穿越后收敛变形逐渐趋向稳定，最后收敛变形约为0.7mm。

由图6-17可知，盾构穿越前变形变化速率较小，最大速率约为0.4mm/d，穿越过程中的收敛变形变化速率较大，且呈正负急剧动荡的趋势，最大变化速率约为1.7mm/d，随后变形速率很快降低，并趋向于零。

地下二层围护结构的整体收敛变形均不大：当盾构穿越时，进洞穿越测点的最大变形为1.78mm，出洞穿越测点的最大变形为3.2mm，进洞半圆测点的最大变形为1.1mm，出洞半圆测点的最大变形为1.8mm，量值较小，远远小于规范规定的累计变形40mm的最低要求。

变形速率方面：盾构穿越风井时，进洞穿越测点的最大变形速率不超过1.2mm/d，出洞穿越测点的最大变形速率约为2.5mm/d，进洞半圆测点的最大变形速率约为0.4mm/d，出洞半圆测点的最大变形速率约为1.7mm/d。根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497—2009）规范要求，围护结构的临界变形速率定为2～3mm/d，因此地下二层围护结构基本满足安全要求。

6.4.1.2 地下三层围护结构

1）穿越测点

（1）进洞穿越测点。进洞穿越测点随时间的收敛变形变化趋势曲线如图6-18所示，进洞穿越测点收敛变形的随时间的变化速率曲线如图6-19所示。

图6-18　进洞穿越点累计变量变化趋势　

图6-19　进洞穿越点变化速率趋势

由图6-18可知，测点在盾构进洞前变形不大，当盾构穿越时，收敛变形急速增加（负号表示两收敛点距离急剧减小），最大值约为1.40mm，随后，当盾构出洞并逐渐远离风井时，收敛变形迅速减小，逐渐趋向稳定，最后收敛值约为0.50mm。

由图6-19可知，盾构穿越前收敛变形变化速率不大，约为0.2mm/d，但盾构穿越时变形速率急剧增大，并正负跳跃，但最大变化速率不超过0.4mm/d，随后变形速率很快降低，并趋向于零。

（2）出洞穿越测点。出洞穿越测点随时间的收敛变形变化趋势曲线如图6-20所示，出穿越测点收敛变形的随时间的变化速率曲线如图6-21所示。

图6-20　出洞穿越点累计变量变化趋势

图6-21　出洞穿越点变化速率趋势

由图6-20可知，测点在盾构进洞前变形不大，当盾构穿越时，收敛变形急速增加（负号表示两收敛点距离急剧减小），最大值约为3.5mm，随后，当盾构出洞并逐渐远离风井时，收敛变形逐渐趋向稳定，最后收敛值约为0.50mm。

由图6-21可知，盾构穿越前收敛变形变化速率较小，盾构穿越风井期间，变形速率变化很大，并正负跳跃，但最大变化速率约为2.5mm/d，随后变形速率很快降低，并趋向于零。

2）进洞半圆风井测点(www.xing528.com)

进洞半圆测点随时间的收敛变形变化趋势曲线如图6-22所示，出进洞半圆测点收敛变形随时间的变化速率曲线如图6-23所示。

图6-22　进洞半圆测点累计变量变化趋势

图6-23　进洞半圆测点变化速率趋势

由图6-22可知，该区域共6个测点，整体变形趋势均为先快速增加（负号表示两收敛点距离急剧减小），盾构穿越后收敛变形有不同程度的减小。其中，测点2～7之间、测点3～8之间的收敛变形较为一致，且盾构穿越后收敛变形回升较大，穿越时为1.20mm，穿越后稳定在0.40mm左右；测点7～9之间、测点8～10之间、测点9～11及测点10～12之间的整体收敛变形较为一致，最后收敛变形约为0.86mm。

由图6-23可知，盾构穿越前和穿越过程中的收敛变形变化速率均较大，且呈正负急剧动荡的趋势，但变形速率量值不大，最大变形速率约为0.4mm/d，随后变形速率很快降低，并趋向于零。

3）出洞半圆风井测点

出洞半圆测点随时间的收敛变形变化趋势曲线如图6-24所示，出洞半圆测点收敛变形随时间的变化速率曲线如图6-25所示。

由图6-24可知，该区域共4个测点，整体变形趋势均为先快速增加（负号表示两收敛点距离急剧减小），盾构穿越后收敛变形有不同程度的减小。其中，测点11～13之间、测点12～14之间的收敛变形较为一致，盾构穿越时最大收敛变形约为2.1mm，盾构穿越后收敛变形逐渐趋向稳定，最后收敛变形约为1.0mm；测点13～15之间、测点14～16之间的收敛变形较为一致，盾构穿越时最大收敛变形约为2.8mm，盾构穿越后收敛变形逐渐趋向稳定，最后收敛变形约为0.7mm。

图6-24　出洞半圆测点累计变量变化趋势

图6-25　出洞半圆测点变化速率趋势

由图6-25可知，盾构穿越前变形变化速率较小，最大速率约为0.5mm/d，穿越过程中的收敛变形变化速率较大，且呈正负急剧动荡的趋势，最大变化速率约为1.5mm/d，随后变形速率很快降低，并趋向于零。

地下三层围护结构的整体收敛变形均不大：当盾构穿越时，进洞穿越测点的最大变形为1.40mm，出洞穿越测点的最大变形为3.5mm，进洞半圆测点的最大变形为1.2mm，出洞半圆测点的最大变形为2.8mm，量值较小，远远小于规范规定的累计变形40mm的最低要求。

变形速率方面：盾构穿越风井时，进洞穿越测点的最大变形速率不超过0.4mm/d，出洞穿越测点的最大变形速率约为2.5mm/d，进洞半圆测点的最大变形速率约为0.4mm/d，出洞半圆测点的最大变形速率约为1.5mm/d。根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497—2009）规范要求，围护结构的临界变形速率定为2～3mm/d，因此，地下三层围护结构基本满足安全要求。

6.4.1.3 地下四层围护结构

1）穿越测点

（1）进洞穿越测点。进洞穿越测点随时间的收敛变形变化趋势曲线如图6-26所示，进洞穿越测点收敛变形的随时间的变化速率曲线如图6-27所示。

由图6-26可见，测点在盾构进洞前变形不大，当盾构穿越时，收敛变形急速增加（负号表示两收敛点距离急剧减小），最大值约为1.47mm。随后，当盾构出洞并逐渐远离风井时，收敛变形迅速减小，逐渐趋向稳定，最后收敛值约为0.55mm。

由图6-27可见，盾构穿越前收敛变形变化速率不大，约为0.34mm/d，但盾构穿越时变形速率急剧增大，并正负跳跃，但最大变化速率不超过0.65mm/d，随后变形速率很快降低，并趋向于零。

图6-26　进洞穿越点累计变量变化趋势　

图6-27　进洞穿越点变化速率趋势

（2）出洞穿越测点。出洞穿越测点随时间的收敛变形变化趋势曲线如图6-28所示，出穿越测点收敛变形的随时间的变化速率曲线如图6-29所示。

图6-28　出洞穿越点累计变量变化趋势

图6-29　出洞穿越点变化速率趋势

由图6-28可知，测点在盾构进洞前变形不大，当盾构穿越时，收敛变形急速增加（负号表示两收敛点距离急剧减小），最大值约为3.3mm。随后，当盾构出洞并逐渐远离风井时，收敛变形逐渐趋向稳定，最后收敛值约为0.50mm。

由图6-29可知，盾构穿越前收敛变形变化速率较小，盾构穿越风井期间，变形速率变化很大，并正负跳跃，但最大变化速率约为2.5mm/d，随后变形速率很快降低，并趋向于零。

2）进洞半圆风井测点

进洞半圆测点随时间的收敛变形变化趋势曲线如图6-30所示，出进洞半圆测点收敛变形随时间的变化速率曲线如图6-31所示。

图6-30　进洞半圆测点累计变量变化趋势

图6-31　进洞半圆测点变化速率趋势

由图6-30可知，该区域共6个测点，整体变形趋势均为先快速增加（负号表示两收敛点距离急剧减小），盾构穿越后收敛变形有不同程度的减小。其中，测点2～7之间、测点3～8之间的收敛变形较为一致，且盾构穿越后收敛变形回升较大，穿越时为1.10mm，穿越后稳定在0.40mm左右；测点7～9之间、测点8～10之间、测点9～11及测点10～12之间的整体收敛变形较为一致，最后收敛变形约为0.85mm。

由图6-31可知，盾构穿越前和穿越过程中的收敛变形变化速率均较大，且呈正负急剧动荡的趋势，但变形速率量值不大，最大变形速率约为0.4mm/d，随后变形速率很快降低，并趋向于零。

3）出洞半圆风井测点

出洞半圆测点随时间的收敛变形变化趋势曲线如图6-32所示，出洞半圆测点收敛变形随时间的变化速率曲线如图6-33所示。

图6-32　出洞半圆测点累计变量变化趋势

图6-33　出洞半圆测点变形速率变化趋势

由图6-32可知，该区域共4个测点，整体变形趋势均为先快速增加（负号表示两收敛点距离急剧减小），盾构穿越后收敛变形有不同程度的减小。其中，测点11～13之间、测点12～14之间的收敛变形较为一致，盾构穿越时最大收敛变形约为1.8mm，盾构穿越后收敛变形逐渐趋向稳定，最后收敛变形约为1.0mm；测点13～15之间、测点14～16之间的收敛变形较为一致，盾构穿越时最大收敛变形约为2.6mm，盾构穿越后收敛变形逐渐趋向稳定，最后收敛变形约为0.7mm。

由图6-33可知，盾构穿越前变形变化速率较小，最大速率约为0.3mm/d，穿越过程中的收敛变形变化速率较大，且呈正负急剧动荡的趋势，最大变化速率约为1.5mm/d，随后变形速率很快降低，并趋向于零。

地下四层围护结构的整体收敛变形均不大：当盾构穿越时，进洞穿越测点的最大变形为1.47mm，出洞穿越测点的最大变形为3.3mm，进洞半圆测点的最大变形为1.1mm，出洞半圆测点的最大变形为2.6mm，量值较小，远远小于规范规定的累计变形40mm的最低要求。

变形速率方面：盾构穿越风井时，进洞穿越测点的最大变形速率不超过0.65mm/d，出洞穿越测点的最大变形速率约为2.5mm/d，进洞半圆测点的最大变形速率约为0.85mm/d，出洞半圆测点的最大变形速率约为1.5mm/d。根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497—2009）规范要求，围护结构的临界变形速率定为2～3mm/d，因此地下四层围护结构基本满足安全要求。