地铁暗挖隧道施工对邻近桥桩的影响.pdf

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1、隧道与地下工程器Tunnel&UndergrOundEngineerlng地铁暗挖隧道施工对邻近桥桩的影响孟昭晖，徐霖，武子荐(北京市政建设集团有限责任公司第一工程处，北京100176)摘要：以北京地铁5号线暗挖隧道穿越雍和宫跨河桥为工程背景，采用三维数值模拟方法对隧道穿越期间邻近的雍和宫跨河桥桥桩变形及河床底部的地层沉降进行计算分析，并在计算模型中考虑了隧道开挖工序以及桩土相互作用。计算结果表明．隧道拱部采用大管棚进行注浆加固能够有效降低隧道开挖引起的河床底部的地层沉降，但隧道开挖对邻近桥桩的扰动较大，必须从加强隧道支护结构以及对隧道

2、与桥桩之间的土体进行加固等方面来制订相应的邻近桥桩保护措施。关键词：地铁；暗挖隧道；邻近桥梁；桥桩变形；保护措施中图分类号：TU455．411文献标志码：B文章编号：1009—7767(2014)01—0081—03TheInnuencesofSubwayTunnelingConstructiononAdjacentBridgePilesMengZhaohui，XuLin，WuZijian地铁线路大部分在城市中心区穿过，新建地铁隧道不可避免地要从市政桥梁的基础侧面或下方穿过。地铁隧道施工引起的地层变形将导致邻近桥桩产生不利的负摩阻力或使

3、其周围地层松弛而损失摩擦力，从而导致桥梁下沉过量甚至损坏。因此，在地铁隧道穿越邻近桥桩期间必须就隧道穿越可能对邻近桥桩的影响进行分析评估，从而为隧道施工方案和桥桩保护措施的制订提供依据⋯。1工程概况北京地铁5号线雍和宫站一和平里北街站区间隧道在桩号K12+365．000一K12+409．600下穿雍和宫跨河桥，长度为44．6m，采用矿山法施工。跨河桥为双跨简支梁结构，左线隧道距两侧桥桩分别为0．73、0．55m，右线隧道距两侧桥桩基分别为1．03、0．6lm。跨河桥宽49m，长44．6m，桩基为∥1200mm混凝土灌注排桩。现况北护城河

4、宽26m，河床底标高37．980m，设计最高水位40．00m．其中左线隧道顶至河床底距离为10．334m，右线隧道顶至河床底距离为8．436m(见图1)。2隧道施工对邻近桥桩影响的三维数值模拟地铁隧道采用暗挖施工．其工序和作业流程错综复杂，在空间上还要考虑对邻近桥桩的影响，因此所采用的数值模拟方案必须满足2个要求：1)能够在三维空间上模拟隧道开挖、支护等工序；2)能够有效地考虑桩一土相互作用和桩基端承作用。I]地面线新建雍和茸跨河桥设}f冰在140．0001，河床底标*i：7．9{0护城河l右线蹦自【左线崩道】(3铷．Il】——-一07

5、≯0．迂——-22．57724455哥l隧道穿越跨河桥桩基示意网(m)笔者采用的三维FLAC软件能有效地模拟地下工程施工中的力学问题，如空间效应、时间效应、多物理场耦合效应等，它突破了一般软件存在的3大瓶颈问题：首先，它很好地考虑了大变形效应，方便实现开挖和支护过程；其次，它能借助其他通用程序如ANSYS等完成复杂模型的构建，软件的可视化功能使得所建的有限元模型能够很好地逼近实际的工程物理模型．使计算更加趋于合理；第三，它具有一般软件很难达到的收敛效果，使得在复杂的空间效应分析中成功模拟开挖支护过程变得更加方便。2．1计算模型的建立1)

6、计算域的确定。跨河桥宽49m，长44．6m，确定2014年第1期(1一)第32巷瘩荭技术81器隧道与地下工程TunneI&UndergroundEngineer-ng计算范围为：上至地面，下至地面以下45m(考虑桩的深度)处，横向取50m，纵向44m，沿隧道轴向方向划分为11等份，根据以上情况进行网格剖分。只考虑与左、右线相邻的桥桩，总共3排，每排4根，共12根。2)边界条件。模型侧面和底面为位移边界，侧面限制水平位移，底部限制垂直移动，模型顶面为地面，取为自由面。3)计算力学模型。FLAC30中提供了10种内嵌的材料本构模型，包括1种

7、“空”模型(NULL模型)、3种弹性模型和6种塑性模型。被设定为NULL模型的单元表示从模型中删除的单元，但是在计算过程中。它可以随时被激活，NULL单元的应力将被自动设置为0，使用NULL单元可以很好地模拟开挖和回填，该计算中隧道开挖部分的模拟就是使用NULL模型。因为是城市土质地铁隧道．故围岩的计算力学模型选用Mohr—Coulomb弹塑性模型。4)地层物理力学参数(见表1)。表1地层物理力学参数5)支护措施模拟。①管棚加固围岩采用改善围岩参数的等效方法进行考虑．注浆效果可视为在隧道围岩中形成了约lm左右环状的加固圈[2J。该模型中

8、加固圈采用弹性单元模拟，密度2．2g／cm3，压缩模量100MPa，泊松比0．3。②格栅钢拱架+喷混凝土采用拱壳弹性单元模拟，弹性模量17．5GPa，泊松比0．20，密度2．5g／cm3。③模筑钢筋混凝土二