盾构隧道施工对近距离既有高速公路的影响分析.pdf

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1、盾构隧道施工对近距离既有高速公路的影响分析■张锐浩[摘要]本文研究了广州地铁九号线花广区间盾构隧道近埋深约6m。高速公路地层主要为粘土层及砂层，隧二、计算模型及结果分析距离下穿广清高速公路，用MIDAS/GTS模拟了盾构施工过道上覆地层地质较为软弱，自稳性较差，对外界扰计算采用MIDAS/GTS三维岩土有限元分析软程中对下穿路基的变形影响，并分析了盾构横穿高速公路动相对敏感，且该地层水位高、含水量高、孔隙比件，该软件目前在岩土、隧道、地铁、市政、水利、桩基引起桩基变形及内力的变化，为花广区间盾构设计、大、抗剪

2、强度低、灵敏度高，容易发生地面沉降和矿山等领域已得到了广泛的运用，可真实模拟三维施工过程提供了相应的指导，研究成果也可为类似的工程软土震陷。广清高速附近地面车辆过往频繁，在隧地层、高速公路高架桥，以及下穿盾构施工全过程。设计、施工过程提供一定的借鉴。道下穿掘进过程中易对地层产生震动荷载，不利于广州市轨道交通九号线左右线在广清高速H0+下穿掘进时地层的稳定控制。目前，广清高速正在540处从H匝道12#、13#桩基中间横穿，其中地铁[关键词]盾构施工隧道下穿变形控制有限元模拟进行扩建施工，与区间盾构施工存在交叉施

3、工情况，左线距12#桩基最近，右线盾构结构外边与该桩基地面的高架桥施工和广清路面的扩建施工将对盾构净距离约6m。地铁左右线在K22+400处横穿新华互随着城市化进程的快速推进，城市交通拥挤、掘进施工造成影响。通路基，左右线与公路中线斜交角度79°，隧道埋堵塞问题日益严峻，地铁已经成为缓解城市交通压盾构在本工程中采用新制三菱泥水-土压双模深为8.2m。为消除模型边界效应影响，将横穿桩基力的重要手段。盾构法隧道施工由于其对地面影响式盾构机，该新型盾构机同时具备土压平衡掘进和模型的尺寸定为：纵向40m，横桥向50m

4、，模型高较小、机械化程度高、土层适应性广、施工安全等泥水掘进功能，可根据不同的地质条件在泥水平衡度（至地表）25.5m；将下穿路基模型的尺寸定为：优势，在城市地铁隧道施工中占据着绝对的主导地掘进模式和土压平衡掘进模式间切换，地铁盾构隧纵向54m，横桥向43m，模型高度（至地表）23m。位。而随着地铁建设的高速发展，新建地铁隧道穿道直径为6m。盾构施工地段土层分布依次是：人工三维实体模型见图3。越既有隧道、房屋、高速公路等复杂工程问题也越填土、冲积～洪积砂层、冲积～洪积土层、河湖相来越多，许多相关学者进行了这一

5、方面的研究，分沉积土层、残积土层、岩石全风化带、岩石强风化析了不同相对位置、不同断面尺寸、不同施工参数带、岩石中风化带、岩石微风化带，如图1所示。等条件的影响。盾构隧道与既有高速公路的关系如图2所示。盾构推进过程中往往会产生地层损失，使周围土体的应力重新分布，并引起相邻构筑物产生次应力和相应的形变。张琼方对盾构近距离下穿杭州地下穿广清高速三维实体模型图下穿路基三维轴测图铁1号线既有隧道的施工过程进行了实时监测，研图3下穿广清高速三维实体模型图究了不同相应位置时既有隧道的竖向变形、水平变考虑到模型计算范围内地层

6、分布复杂，计算主形及收敛位移变化规律，为盾构隧道的设计、施工要参考两个钻孔编号分别为MIZ3-HG-C-015与提供一定的指导。杨悦通过FLAC3D有限元软件模拟MIZ3-HG-B-081，按等效模量考虑，将土体考虑为四了盾构法施工过程对地表位移的影响，结果表明，个主要的土层，采用实体单元模拟，选用Mohr-Cou-盾构法施工会使开挖面前后的横断面都发生竖向及lomb本构模型；基桩采用实体单元模拟，选用各向水平向的位移，开挖过的断面距离开挖面越远，向图1盾构过广清高速左线剖面图同性弹性本构模型；隧道支护结构用

7、板单元模拟。后的水平位移越大。徐前卫等利用三维有限元软件模型除地表外四周施加相应方向的边界约束条件。分析了盾构上穿既有隧道，分析了盾构施工过程中计算中，地层和相关结构的具体几何参数为实际设对土体的扰动及对已建隧道的影响，结果表明，盾计参数，物理力学指标参考规范和地铁9号线详勘构上穿既有隧道时会引起下部隧道的隆起变形。报告并结合经验取值，各材料参数取值见表1。一、工程概况广清高速公路南起广州市白云区石井庆丰，北至清远银盏坳镇，庆丰至松洲有高架桥连接线对接，是珠江三角洲通往粤北地区的一条重要交通要道，广州地铁9号

8、线花广区间隧道道结构线路埋深较浅，均采用盾构法施工。隧道在YDK4+180处横穿广清高速H匝道12#、13#桩基，桩基直径1.6m，桩基形式为端承桩，隧道在YDK4+252.500～YDK4+329.500下穿广清高速，从广清高速K22+400处路基下方通过，隧道顶埋深8.4m。广清高速的基础为图2盾构隧道与广清高速正线交叉路面横断图天然基础，地基处理使用砂井排水固结路基，砂井表1隧道下穿广清高速模