2023年地铁盾构与顶管下穿高速公路的设计与分析.docx

天道酬勤 地铁盾构与顶管下穿高速公路的设计与分析 张林修 摘 要：近年來，随着我国城市轨道交通建设的迅速开展，地铁线路覆盖面越来越广，致使地铁工程穿越既有构筑物的概率越来越大。文章以长沙市某在建地铁线路下穿高速公路为例，利用有限元程序模拟分析了下穿过程中高速公路的沉降变形情况，研究成果可以为同类工程的设计与施工提供参考。 关键词：地铁穿越高速公路；路面沉降；数值模拟 地铁隧道穿越构筑物时，改变了原有地层应力状态，从而引起地层产生位移，造成构筑物的沉降、隆起变形。目前，针对单一工法穿越既有构筑物的研究较多，而多种工法施工对构筑物的影响研究较少。文章结合长沙市某在建地铁区间盾构隧道及车站出入口顶管下穿京港澳高速公路，对下穿施工时高速公路的隆沉变形规律进行研究。 1 工程与地质概况 1.1 工程概况 某在建地铁线路呈东西走向，与南北走向的京港澳高速公路平面交叉，区间隧道及车站2号出入口穿越高速公路。隧道下穿高速公路段为四孔钢筋混凝土框架箱涵，孔径为1-8.0m+2-12.0m+1-8.0m，高度4.8m；2号出入口穿越高速公路段为路基段；高速公路路面宽度为30m。隧道距离框架涵底部约8.6m，出入口距离路基段路面约12.4m。 1.2 地质与水文 本工程地层主要为第四系全新统人工填土层〔Q4ml〕、第四系上更新统冲积层〔Q3al〕、白垩系基岩〔K〕组成。地铁穿越高速公路段地层主要为人工填土、粉质粘土、圆砾、强风化及中风化泥质粉砂岩层。 场地地下水类型分为松散土层孔隙水类型〔上层滞水、孔隙承压水〕及基岩裂隙水。基岩裂隙多呈闭合状～微张开状，总体一般透水性差，富水性贫乏。 2 数值模拟计算分析 2.1 数值模型建立 采用三维数值模拟手段，结合高速公路的设计特点，针对地铁隧道及出入口施工的动态过程展开三维数值模拟分析，系统研究区间盾构及出入口顶管先后下穿高速公路对其造成的不利影响，重点分析箱涵及路基的位移变化情况，评价高速公路在下穿施工过程中的平安状态，并且为施工提供一定的指导。 3 数值模拟结果及分析 隧道及顶管施工造成地应力场受扰动而状态发生改变，导致地层应力损失造成高速公路及路基边坡发生变形。盾构隧道下穿框架涵的过程中，其总体呈现沉降趋势，且最大沉降量发生位置跟随盾构掘进段移动。出入口顶管下穿路基段的施工过程中，其总体呈现隆起趋势。下穿高速公路的施工过程中，框架涵最大竖向沉降量为4.5mm，路基边坡最大隆起量为6.4mm。 4 结论及建议 〔1〕隧道施工引起的地层损失会对地表产生沉降及位移，沉降变形规律根本符合peck理论。 〔2〕顶管施工时对路基段造成隆起变形，同时对盾构段上方土体带来二次变形影响。 〔3〕下穿施工时，应加大监测频率，实时掌控框架涵和路基段的变形情况，根据变形开展趋势，及时跟踪注浆加固，保证公路的正常运营。 参考文献 [1] 毛远凤，沈宇鹏，马建南，刘晓楠.地铁盾构下穿高速公路的路面变形特征分析[J].铁道标准设计，2023〔08〕：84-88. [2] 闫鑫，叶阳升，张梅，马伟斌.地铁隧道下穿既有铁路桥施工影响分析[J].铁道建筑，2023〔06〕：84-85. [3] 周建伟.地铁隧道下穿高速公路的围岩变形机理研究[J].山西建筑，2023〔30〕. [4] 陈学军，邹宝平，邝光霖等.盾构隧道下穿深圳滨海大道沉降控制技术[J].铁道标准设计，2023〔03〕：92-94.