盾构隧道近接下穿既有地铁车站的数值模拟

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1、第27卷第2期佳木斯大学学报(自然科学版)、，o1．27Nl0．22009年03月J0啪alofJi删slUversity(NaturalscienceEdition)Mar．2009文章编号：l008一l402(2009)一0206．o4盾构隧道近接下穿既有地铁车站的数值模拟王法，陶连金，赵艳。(1．北京市勘察设计研究院有限公司．北京Io0038；2．北京工业大学建筑工程学院。北京lO0022；3．隹木斯大学。黑龙江佳木斯IJ摘要：以北京某盾构法施工的区间隧道下穿附近既有地铁车站工程为背景，在确定了合理的应力释放率并充分考虑了分步开挖及注

2、浆加固区影响的基础上，采用三雏有限差分计算软件FlA。进行了数值模拟．模型采用地层一结构模型，土体采用摩尔一库仑弹塑性模型．此外，隧道和车站结构采用结构单元模拟，既有车站变形缝采用连接单元模拟．预测盾构隧道施工后既有地铁车站的变形，为邻近既有车站的安全评估工作提供了依据．关键词：盾构隧道；分步开挖；应力施放：FLA。；数值模拟中图分类号：TU93；rI'Bll5文献标识码：A能强大的岩土工程三维分析软件FLA。对大断面O引言盾构隧道近距离平行穿越既有地铁车站的整个开近年来，随着我国城市地下空间的不断开发与挖过程进行了全程仿真模拟，着重研究了

3、新线施工利用，城市地铁得到了极大的发展，然而这也导致过程对既有地铁车站的变形影响，以期为既有地铁了大量地铁“近接施工”问题的出现如上海地车站的安全评估提供基础和依据．铁2号线人民公园站一河南中路站上、下行线区间1工程概况盾构隧道在地铁1号线运营隧道下方穿过，l，2号线两隧道相距lm左右；广州地铁2号线越秀公园某新建地铁隧道中心处于地表下32．9m，既有站3条平行隧道问净距为2．7m；北京地铁2号线线车站底板深度l1．5m，其地质情况分布如表I所宣武门车站与4号线宣武门车站呈上下十字交错示．由表l可知，既有车站大部分位于杂填土和素的关系，4号

4、线车站顶板距离2号线车站底板仅为填土中，一部分位于粉土和细砂层中；盾构隧道所1．5m；南京地铁1号线在下穿玄武湖公路隧道时，在土层为卵石层．新建隧道采用盾构推进施工．与玄武湖公路隧道底板的最小净距仅为1．新建隧道和既有地铁车站的相互关系如图lOo4m【3】．隧道临近施工产生的主要问题是新建隧所示．既有车站结构长l41m，宽l7．7m．新建盾构道的施工对既有地下结构物的影响，我国对该类工隧道直径11．6m，与既有车站水平距离2．6m，竖向程进行了研究，并提出了一些施工处理措施．同时，距离15．6m，盾构管片厚度为5，采用C5o混由于新线的施工

5、方法越来越细致，使得常规的解析凝土．盾构机采用泥水加压平衡(膨润土一气垫式计算方法及平面有限元计算已不能满足工程的需泥水盾构)盾构，混凝土通用管片衬砌环：共9块，要．随着计算机技术及数值计算技术的发展，采用采用错缝拼装．盾构隧道施工控制掌子面泥水压数值分析软件尽可能准确地预测盾构法隧道施工力，盾构推进时进行同步注浆，管片背后进行二次对邻近地下结构物的变形影响以及影响范围，以求注浆，以减少地层变形值．在设计和施工中采取变形控制措施，就显得非常重2计算模型要‘一B]．本文以北京市某地下盾构隧道为背景，采用功nAC3。是由美国ItascaC0玎s

6、ll】tirIgGI叫ph．针①收稿日期：20o9—02—06基金项目：北京市自然科学基金(80620o7)；北京市教育委员会科技发展基金重点项目(K舢9l00∞009)；北京市科技计划(Y06050l0040821)；北京市优秀人才培养资助项目(2008F一13)的资助．手机媒体的发展与管理探析(嘲o7)．作者简介：王法(1982一)，男，硕士，北京市勘察设计研究院有限公司，主要从事隧道、桩基等方砸的研究和咨询i作．第2期王法，等：盾构隧道近接下穿既有地铁车站的数值模拟207对岩土工程问题所开发的专业分析软件，它是基于立的模型如图2所示，

7、其中包括7层土体、既有地拉格朗日差分原理的一种显式有限差分方法，其主铁车站结构、新建盾构隧道等，新建盾构隧道衬砌要特点是处理岩土工程数值问题、本构模型丰富、单元在模拟开挖过程中依次加入．非常便于模拟隧道开挖与支护问题训．2222227OO0●图l盾构隧道与铁路相对位置示意2三维计算摸型采用FLAC3。可以方便地建立计算模型，所建表l地层物理力学参数土层名称厚度，m密度，g，m摩擦角，o粘聚力，KPa体积摸量，M剪切模量，MPa素填土6．5lO．OO．O3．22．1粉土2．528．931．O5．12．7细砂2．53o．OO．Ol6．OlO．5

8、圆砾6．O33．80．022．1l7．9粉质粘土1．81．844．24．32．1卵石l5．243．11．644．838．9细砂I2．O35．0O．O81．274．1拟变形缝的变形