近日，内蒙古科技大学土木工程学院城市隧道与地下工程团队许有俊教授在《Tunnelling and Underground Space Technology》期刊（IF=6.7，中科院1区TOP）发表题为“Analysis of longitudinal deformation of existing rectangular pipe jacking tunnel caused by shield tunnel undercrossing”（DOI: 10.1016/j.tust.2025.106532）的研究成果。该研究提出了地基刚度弱化函数与SP-T模型（一种基于地基刚度弱化的Pasternak - Timoshenko理论模型），并建立了新建盾构隧道下穿既有矩形顶管隧道的纵向沉降预测曲线。该研究系统揭示了等效抗弯与抗剪刚度对纵向沉降的耦合影响机制。通过参数分析发现，发现适当增加隧道埋深、新建与既有隧道之间的垂直间距均可有效减小最大沉降量，而夹角会同时改变既有隧道的最大沉降量与受影响范围。该成果为新建盾构隧道下穿既有矩形顶管隧道纵向变形问题提供了关键理论与数据支撑，是隧道交叉穿越领域的重要进展。
《Tunnelling and Underground Space Technology》是一本在工程技术-工程:土木领域具有重要影响力的国际顶级期刊。(JCR一区，中科院一区TOP)，最新影响因子(IF)为6.7，在国际岩土工程与工程地质类期刊中排名前7。该期刊着重于发表隧道工程技术发展、地下空间利用、地下建筑和非开挖技术等领域的原创研究和案例文章。其内容涵盖了地下空间创新性利用的发展，以及对地下和土掩结构在规划、地质勘察、设计、施工、运行和维护等方面的改进和成本效益更高的技术研究成果。
新建盾构隧道开挖引发周围土体扰动，改变了既有矩形顶管隧道的受力环境，最终导致其发生弯曲与剪切变形，为既有隧道的安全性与可持续性带来隐患。在此背景下，大量学者针对矩形顶管隧道施工方案、自身特征等方向进行了深入研究。然而，针对新建隧道引发的纵向变形问题，现有研究仍存在不足，尤其是新建盾构隧道下穿既有矩形顶管隧道的纵向变形预测研究尚不充分。为此，该研究将理论分析与实际工程相结合，探究了既有矩形顶管隧道对新建盾构隧道下穿的响应，为未来的下穿工程提供科学依据。
研究表明，最大纵向沉降量随抗弯刚度增大而减小，却随抗剪刚度提升而增加。当等效抗弯刚度与等效抗剪刚度之比小于0.1时（(EI)eq/(kGA)eq<0.1），变化其中任意一项对既有隧道的最大沉降量的影响小于0.1mm。增加新旧隧道埋深或垂直距离均可减小最大沉降量，但垂直距离增大会显著扩展扰动范围，相比之下埋深增加对扰动范围的影响则较为有限。值得注意的是，新建盾构隧道与既有隧道穿越夹角越小，最大沉降量越大，但其沉降变化幅度逐渐减缓。
图1 新建隧道施工后土体承载力示意图
图2 等效抗剪刚度与等效抗弯刚度关系图
该研究成果为新建盾构隧道下穿既有矩形顶管隧道纵向变形问题提供了关键理论与数据支撑。同时，该研究提出的方法为复杂工况下的隧道交叉穿越提供了新的思路，并为城市地下空间开发提供了重要技术保障。
