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1、城市隧道穿越人防洞室开挖变形分析刘丹吴祖松王晖中建八局第三建设有限公司重庆交通大学国际学院摘要：结合地下交通隧道穿越人防洞室工程实例，通过数值模拟分析地下交通隧道开挖过程中围岩变形规律，重点探讨隧道穿越人防洞室过程中，隧道顶板沉降变形、人防洞室围岩变形以及由于开挖导致的人防洞室上方地面出现的沉降变形情况。其分析结果为隧道穿越人防洞室的设计与施工提供了理论依据，也可为其他同类结构的设计提供参考。关键词:城市隧道;人防洞室;变形分析;数值模拟;作者简介：刘丹，工程师，研究方向为施工管理。随着我国城市道路交通的大规模建设，以及城市中地面建筑物、地下市政管线和已建地下构筑物等城市
2、风险源的存在，势必出现大量的穿越既有构筑物的隧道工程。在这些城市风险源中，普遍存在于城市地下空间的人防空洞，由于其断面形式多样，支护结构薄弱，在隧道施工过程中存在较大的安全隐患，需要引起足够的重视。本文依托重庆市渝屮区大化路隧道穿越地下人防洞室的工程实例，对隧道开挖穿越人防洞室过程中围岩受力变形规律进行深入研究，为隧道的安全施工提供参考。1工程概况虎支路一半山路二期工程全长611.493m（左线）/762.362m（右线），为城市次干道，双向四车道，标准路幅宽16m。该段包含一条围绕虎头岩人防中心的螺旋状隧道，隧道左线（K0+316・7~K0+734・5）长417.8m,
3、右线（K0+320〜K0+794.5。根据相关资料及现场调查，拟建场地存在两处人防洞室。其中，1号洞室未与拟建隧道相交，口远离拟建螺旋隧道。2号防洞室位于场地东南侧，包含主洞1条，支洞2条（图1）,与拟建隧道相交于位于K0+60（fK0+660范围内。主洞与线路近垂直，洞室长约90m,宽2.70^4.50m,高1.95^5.01m,洞底标高243.4旷244.49m,洞顶标高245.43^249.50m;支洞与线路平行，两条支洞长分别为18叭51m,宽2.20^8.60m,高1.8^5.45m,洞底标高244.49^246.30m,洞顶标高248.10、249.94m。据
4、现场调查，洞内未见变形现象，洞室现状稳定。图1隧道与2号洞室的位置关系下载原图鉴于1号洞室未与拟建隧道相交，且远离拟建螺旋隧道，因此，将2号洞室作为分析目标，通过ANSYS建立三维模型，导入FLAC3D中进行隧道与人防洞室相互作用的数值分析。2三维数值模型的建立2.1建模构思模型平面和剖面:大化路隧道与2号洞室的主洞垂直相交，与其两条支洞近似平行。单个隧道开挖宽度为12.76m,为消除边界效应，取左右边界到于隧道开挖边线的距离为4倍开挖宽度，隧道底部到模型不少于隧道外径的3倍，由此，建立隧道开挖模型的尺寸为153mX150mX99mo2.2模型建立依据7-7剖面地层结构、
5、隧道开挖尺寸和在役人防洞室的和对位置关系，建立的模型所示，如图2、图3所示。图2隧道与地层剖面下载原图图32号洞室模型下载原图2.3导入FLAC3DANSYS-T0-FLAC3D程序是ANSYS有限元单元导入FLAC3D的转换程序，其工作原理是：1）以遍历的方式记录节点的最大编号和单元的最大编号；2）从最小节点编号到最大节点编号，以遍历的方式记录每个节点编号及其对应的坐标；3)从最小单元编号到最大单元编号，以遍历的方式记录每个单元的编号、单元的材料属性和每个单元的组成节点编号；4)根据上面的成果自动绘制FLAC3D所能识别的单元，并赋予每个单元在ANSYS屮对应的材料属性
6、。3隧道开挖过程的数值模拟2号人防洞室位于场地东南侧，包含主洞1条，支洞2条，主洞与线路近垂直,洞室长约90m,洞底标高243.48^244.49m,洞顶标高245.43^249.50mo主洞和支洞采用钢筋混凝土支护，支护厚度0.30m,洞底面用水泥护面，两侧设有排水沟。据调查，洞内未见变形现象，洞室现状稳定。为了验算未回填时2号人防洞室与隧道相互作用关系及其稳定性，本次分析在初始地应力计算模型的基础上，分析隧道开挖全过程中空间应力分布及空间应变分布特征。4结语本章对K0+60(TK0+660处穿越2号人防洞室的隧道开挖进行数值模拟，主要得出如下结论：1)隧道开挖邻近和穿
7、越人防洞室过程中，人防洞室区域附近隧道围岩沉降较大,最大沉降值为10.3mm,隧道初衬的最大沉降值为6.9mm。2)在隧道开挖掘进过程造成人防洞室支护结构大面积沉降，普遍沉降值为r4mm,最大沉降为6.9mm,发生在主洞与隧道的交汇处。因此，隧道在穿越人防洞室的开挖施工会造成人防结构破坏，甚至极易可能导致人防支护结构坍塌。综上，建议采用浆砌片石回填后或对人防洞室围岩加固后，再进行隧道开挖。开挖在人防主洞附近区域吋，采用超前导管，尽量避免对岩土体的扰动与破坏，保证基岩完整性。开挖完成后应及时支护，并加强监测。参考文献[1]王海波
