上下重迭盾构隧道管片内力数值计算分析

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1、·设计研究·上下重叠盾构隧道管片内力数值计算分析石山(中铁工程设计咨询集团有限公司城交院，北京100055)摘要：为了充分掌握地铁小净距上下重叠盾构隧道管片的内6．0m控制，其中红岭站一老街站区间隧道上下重叠力变化规律，以深圳地铁3号线老街站一晒布站区间重叠盾构及过渡段长度约370m，老街站一晒布站区间隧道上隧道为背景，采用数值模拟进行上下重叠盾构隧道管片内力计下重叠及过渡段长度约740．0m。算分析。通过对单洞和重叠盾构隧道不同工况下的内力变化、与国内已实施的重叠隧道相比，红岭站一老街两重叠隧道管片内力在不同地层损失率下的变化特征的模拟站一晒布站区间隧道为上下重叠，长度较大，上下重叠计

2、算，表明近距离上下重叠盾构隧道在施工过程中相互“卸载”隧道净距很小，并且老街站一晒布站区间隧道主要穿作用明显，重叠盾构隧道较单洞内力有所减小。综合考虑重叠盾构隧道的近接施工影响、地表建筑物沉降，结合深圳地区已越残积层，花岗片麻岩全、强风化等软弱地层，近接施施工完成工程的经验，最终确定按20％的释放率进行管片内力工的影响明显。本文主要以老晒区间为研究对象。计算。1．2盾构管片几何尺寸关键词：重叠盾构隧道；近接施工；卸载；释放率；内力计算深圳地铁3号线老街站一晒布站区间盾构隧道衬中图分类号：U459．3文献标识码：A砌采用通用环管片，衬砌管片外径6．0m，内径5．4111，文章编号：1004

3、—2954(2009)10—0019—03管片环宽度1．5m，厚度300rnm。衬砌环由1块封顶块F(15。)、2块邻接块L(64．5。)、3个标准块B(72。)近年来，随着我国地铁建设的迅猛发展，出现了许组成，均采用C50钢筋混凝土制作。管片间采用弯螺多地铁区间隧道上下或交错重叠布置的应用实例，典栓连接，每环缝面上设有10个纵向螺栓，沿衬砌环环型的工程有深圳地铁一期工程罗湖站一国贸站一老街向均匀布置，每纵缝面上设2个环间螺栓。上、下洞管站一大剧院站区间重叠隧道、广州地铁5号线动物园片环与环之间采用错缝拼装。详见图1。站一杨箕站区间小半径重叠盾构隧道、上海明珠线近距离交叠隧道等，为提高地

4、铁的建设水平取得了宝贵的经验。尤其在深圳地铁，在总结深圳地铁一期工程重叠隧道建设经验的基础上，又在深圳地铁二期3号线工程中应用了上下重叠盾构隧道，且因长距离、小净距而施工难度更大，鉴于此，需根据隧道的环境特点、地质条件、施工顺序等，对上下重叠盾构隧道管片内力进行分析，以掌握隧道管片的内力变化规律，达到指导管片设计的目的。1工程背景1．1概况深圳地铁3号线的红岭站一老街站一晒布站区间图1管片衬砌分块示意(单位：mm)位于深圳市老街、东门核心商业中心区，区间隧道穿越2有限元计算模型密集的楼宇、纵横交错的地下管线，故采用盾构法施工。由于老街站为满足与1号线同站台平行换乘的方2．1分析断面式，车

5、站采用上下重叠的侧式站台形式，相应红岭站一选择上下隧道完全重叠且埋深最大(上洞覆土厚老街站一晒布站区问左右线隧道局部采用上下重叠的度约为18m)的ZDK8+320断面作为分析断面。该断布置形式(左线在上，右线在下)，上下隧道轨面高差面地质情况如图2所示。7．6m，两隧道净距为1．6m。按左右线隧道最近净距该断面有8层砖混扩大房屋基础，埋深4m，尺寸为4m×4m，基础中心间距为9rn×9m(根据中威大收稿日期：2009—08—11作者简介：石山(1970一)，男，高级工程师，1992年毕业于西南交通厦实际竣工图取值)。根据我国房建的现状，对作用大学地下工程专业，工学学士。在房基上的荷载进行

6、偏于安全的估算：取每层房屋单铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2009(10)19设计研究·石山一上下重叠盾构隧道管片内力数值计算分析·及隧道管片材料，计算采用的物理力学参数见表1。巷爨霾瑚表1物理力学参数In兽蝉1酱盏I善意盎l蘑地层及材料羡；，_一球篱霎0量蠹盘喜呈寸莩靠——}一JI-c--，≥I蚤，．蔓～～、～、、一二二．一～一=：：≥：#—：铸一厦惭(^：：：交’--．f自_一结构托换三毫≤===．===二_二==：———：：．；l1+2石线轨回!笺=(1I一2)一至三三-二毫～～～：，‘j一一1—T“l<1I一2>，～～一～一一一～～，《l4、／、Il一3有

7、限元计算结果分析图2分析断面地质情况3．1重叠盾构隧道与单洞不受其他洞室影响工况的位面积的总荷载为l2．5kN，则作用在每平米房基上对比的荷载为506．25kN，数值模拟取510kN。根据施工顺序相关分析，选定施工工序为“先下2．2计算模型及边界条件后上”，分析只挖上洞、只挖下洞及先挖下洞再挖上洞采用FLAC软件进行二维平面分析，分析模式为3种工况(以20％的释放率进行计算)的管片内力变“地层一结构”模式。管片按弹性匀质圆环考虑，用