盾构掘进穿越民用建筑的沉降影响研究.pdf

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1、轨道交通与地下工程器TrackTraffic＆UndergroundEngineering杨绍阁1，张彪1，赵玉靓1，徐志军2(1．中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京100176；2．河南工业大学土木建筑学院，河南郑州450001)摘要：盾构法施工不可避免地会对隧道周围岩体产生扰动．引发不同程度的土体变形和地表沉降，对地表结构造成不利影响。因此，以郑州市轨道交通5号线12标段西站街站一建设路站区间隧道工程为背景，利用ABAQUS有限元软件，建立三维盾构开挖模型，在考虑了盾构单元、管片单元、等代层

2、单元、土体单元的协同作用后，分析了现场沉降监测结果和数据模拟结果，发现模拟出的沉降结果曲线与实测结果曲线走势相似。该研究结果可为盾构左线施工提供一定的理论指导。关键词：地铁；盾构法；数值模拟；建筑物沉降；等代层；隧道围岩中图分类号：U456．3文献标志码：B文章编号：1009—7767(2017)02—0097—05OnSettlementInfluenceofShieldTunnelingunderCivilBuildingsYangShaoge，ZhangBiao，ZhaoYujing，XuZhi

3、jun在城市中修建地铁往往使用盾构机开挖，施工过程中则不可避免地遇到盾构从既有建筑结构下部穿越的工程问题。国内外专家学者对盾构法施工引起地表沉降的研究方法可归纳为：经验公式法、解析法、实测数据回归法、数值模拟法等。其中：姜忻良等[1】以天津地铁1号线扩建工程为背景，用ABAQUS有限元软件分析了盾构法地铁隧道穿越建筑物时建筑物自身沉降与内力变化状况：Jenck等[21用FLAC3D软件对盾构隧道和邻近建筑物进行了三维数值模拟；魏新江等[31用数值模拟的方法做了隧道与建筑物不同距离时对建筑物影响状况的研

4、究；贺美德等【4】以北京地铁施工为背景，采用有限元法对新建隧道施工所引起的邻近高层建筑物的结构沉降、基础倾斜进行了深入研究；魏纲等【5】研究了双圆隧道垂直穿过砌体建筑物的情形，并用MIDAS／GTS做了相应的数值模拟；张飞龙【6]利用ANSYS软件着重研究了邻近建筑物离隧道轴线不同水平距离工况下，盾构施工对地表变形、基础沉降、建筑物受力以及管片受力的影响规律；刘清花【71结合莞惠城际轨道东江隧道下穿古塘坳互通立交桥工程，分析了该工程的施工难点和存在的主要风险，并制订了合理可行的施工方案；刘浩[81采用

5、二维有限元计算，对有无地基处理情况下，隧道修建和覆土回填对隧道沉降的影响规律进行了分析。这些研究为笔者的研究提供了一定的工程基础。因此，笔者采用有限元数值模拟的方法，结合郑州市轨道交通5号线工程，对某修建较早、结构形式为砖混、基础形式较为简单的民用建筑进行盾构穿越影响分析。1工程概况郑州市轨道交通5号线工程土建施工12标西一建区间某段隧道下穿宏远馨苑小区。该下穿段起点距始发端247m(165环)，终点距始发端417m(278环)，实际长170m，共计113环。笔者主要对宏远馨苑1号楼进行模拟分析，盾构

6、机下部穿越段为右线182～208环、左线207～229环。该楼为修建于20世纪90年代初的砖混结构，整体长85m，宽13m，共7层。隧道与楼房的平面关系及监测点分布见图1。图1隧道与房屋的位置关系及监测点分布该场地的土层基本物理力学指标见表1。2017$2期(3一)第35巷啼荭敏术97器轨道交通与地下工程TrackTraffic＆UndergroundEngineering表1场地主要土层基本物理力学指标±层重魔／(N／mz)『黏爨力／Pa；，纛内摩擦角／(。≯泊松比弹性模量tPa土层平均厚度／m2数

7、值计算模型盾构左、右线(线间距13m)均在1号楼下部16m左右处下穿，且需考虑到建立房屋的模型，故采用全尺寸模型计算。数值计算模型见图2。e)一层房f誊膜型(俯视罔)川爵构模型(剖面罔)图2盾构开挖数值计算模型关系3有限元模拟计算结果分析3．1地应力场平衡结果进行初始地应力场平衡分析后，可得到底层初始平衡位移图，见图3。如果不考虑地表原有建筑物作用．则从图3可以看出，初始地应力场平衡的结果为：位移是10一s数量级，对实际沉降值(10。5m)几乎无影响；Mises应力分量$22最大值为6．64x10。5

8、，与模型中土体底面理论有效应力相近(6．2x10。5)，模型符合初始应力场平衡条件。因此可在此基础上进行后续计算。3．2沉降结果分析模型沉降监测点与实际测量时测点相一致．现将98啼荔数求2017No．2(Mar．)V01．35b)初始位移平衡图图3地应力平衡位移图7个监测点分别命名为：口，b，c，d，e，和g(见图4)，它们分别对应于施工现场监测点位的JGC一9—1，JGC一9—2，JGC一9—3，JGC一9-4，JGC一9—5，JGC一9—6和JGC一