ANALYTICAL APPROACH TO DETERMINE LONGITUDINAL DEFORMATION OF THE EXISTING PRECAST TUNNEL DURING CONSTRUCTION OF A FULL-LENGTH EXCAVATION PIT

• Published in: International Journal for Computational Civil and Structural Engineering Vol. 20; no. 1; pp. 46 - 56
• Main Authors: Nguyen Trong, Tam, Nguyen Van, Hung
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Publishing House ASV 28.03.2024
• Subjects: analytical approach; excavation pit settlement; existing tunnel; full-length; TBM tunnel longitudinal deformation
• ISSN: 2587-9618; 2588-0195
• DOI: 10.22337/2587-9618-2024-20-1-46-56

In the realm of urban construction employing excavation techniques, safeguarding existing underground structures from detrimental consequences arising from surface construction operations poses a formidable challenge. The reduction of loads due to excavation activities can induce unintended responses, potentially jeopardizing subterranean infrastructure, particularly high-safety-demanding structures like Tunnel Boring Machine (TBM) tunnels. This article introduces an uncomplicated method for ascertaining the axial displacement of TBM tunnels amidst concurrent surface excavation activities. Primarily, the approach entails the identification of stress variations encountered during soil excavation at the tunnel face. Subsequently, employing the solutions derived for the determination of tunnel deformation subjected to concentrated loads, the deformation incurred by the tunnel due to alterations in excavation-induced stress is quantified. The analytical outcomes are meticulously juxtaposed against results generated from a three-dimensional computational model. The comparative analysis demonstrates that the displacement values and axial deviations calculated using the proposed analytical method exhibit only marginal disparities of 4,3% and 1%, respectively, when compared to those obtained through finite element analysis. This study underscores the efficient predictive capabilities of the analytical method in assessing tunnel deformations, enabling a preliminary estimation of critical parameters associated with the excavation pit. These findings have significant implications for mitigating adverse impacts on existing subterranean infrastructure in densely populated urban areas. При проведении земляных работ в условиях городской застройки защита существующих подземных сооружений от пагубных последствий, возникающих в результате наземных строительных работ, представляет собой сложную задачу. Снижение нагрузок в результате земляных работ может вызвать непредвиденные реакции, потенциально ставя под угрозу подземную инфраструктуру, особенно конструкции с высокими требованиями к безопасности, такие как сборные тоннели (TBM). В данной статье представлен простой метод определения осевого смещения тоннелей TBM при создании котлована над тоннелем. Прежде всего, этот подход предполагает выявление изменения напряжений, возникающего во время выемки котлована над тоннелем. Впоследствии, используя решения, полученные для определения деформации тоннеля, подвергающегося сосредоточенным нагрузкам, количественно определяется деформация тоннеля вследствие изменения напряжений, вызванного выемкой грунта. Аналитические результаты тщательно сопоставляются с результатами, полученными на основе трехмерной вычислительной модели. Сравнительные результаты показывает, что значения смещения и осевые отклонения, рассчитанные с использованием предложенного аналитического метода, демонстрируют лишь незначительные расхождения в 4,3% и 1% соответственно по сравнению со значениями, полученными с помощью конечно-элементного анализа. Это исследование подчеркивает эффективные прогностические возможности аналитического метода при оценке деформаций тоннеля, что позволяет предварительно оценить критические параметры работ по выемке котлована. Эти результаты имеют важное значение для смягчения негативного воздействия на существующую подземную инфраструктуру в густонаселенных городских районах.