大跨度三联拱隧道下穿建筑物施工方案的研究

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1、大跨度三联拱隧道下穿建筑物施匸方案的研究摘要:研究目的:南京市轨道交通1号线南延安德门一宁丹路区间,在左、右行车线两侧引出车辆段出入段线形成了三联拱大跨度隧道，口线路卜•穿5层楼房，该段结构设计复杂，施工分步多、工序转换多,施工开挖安全与次地面上方的五层楼房使用安全问题十分突出。三联拱隧道多采用分部开挖施工，然而采用不同的开挖利衬砌步序，对地层和上部建筑物的影响不同，因此，分析研究既保证施匚安全又对楼房影响最小的施匸先后步序是该段的关键技术。研究结论:通过对三联拱地段下穿5层楼房段的5种不同施工工

2、序方案进行模拟分析，比较各方案引起的地层沉降和结构内力，得出中导洞法开挖，侧洞衬砌先行，再施做中间隧道的方案和比侧洞开挖、中导洞开挖、侧洞衬砌、最后施做主洞等其他儿种方案贞对地层利楼房桩基底沉降最小,支护结构内力也故小，是5种方案中最优方案。关键词:三联拱;下穿建筑物;控制沉降;支护内力;施工方案随着城市地下铁道建设的蓬勃发展，地铁线路不可避免地F穿建筑群的情况越來越多，因此选择对既有建筑的影响小的地铁施工方案对地铁建设起着重要作用。特别是三联拱隧道本身结构跨度大,施工分步多，受力复杂，再加上下穿

3、5层楼房。因此，在多种工序可能的悄况下，选择一种对建筑物影响最小的施工方案是非常必要的。本文将对此从数值分析角度进行研究。1工程概况1.1工程线路结构概况南京市轨道交通1号线南延安徳门一宁丹路区间，在左、右行车线两侧引出车辆段出入端线形成了双线、双联拱、三联拱大跨度不等跨联拱隧道。隧道主要穿越泥质粉砂岩，岩土软弱、岩体的自稳能力差，易产生不均匀变形。其中三联拱区段上方冇5层的人造花总厂办公楼,楼房桩基长度10-12m,隧道拱顶距桩底垂直距离为1.6m。如图1、图2所示。人段线线路屮线止线线路中线I

4、岀段线线路中线「J南京人逍花总厂层桩长1—12in)图1线路平面示意图图2三联拱结构与楼房基础关系图该段结构设计复杂,施工分步多、工序转换多,施工开挖安全与共地面上方的五层楼房使用安全问题十分突出。因此通过模拟分析选择合理的开挖分步,以达到结构施工安全和上部建筑物的安全就显得尤为重要。1.2工程地质概况根据隧道临近地质勘探XR15钻孔地质分层、各层地层勘探统计物性指标，计算所采用的地层和结构物理力学参数具体如表1所示。楼房附加荷载根据最不利悄况，框架结构的办公楼按每层16kPa考虑,均布于楼房基础

5、上方。表1围岩及材料物理力学指标材料£AlPaUC/kPaY/(kN-»rJ)杂填土1ft6Q351551&6粉质黏土568Q3203020泥质粉砂岩1000Q2435300211超前支护1250Q345375211初期支护29500Q260130025二次衬砌31000Q2601300252施工方案比选2.1方案设计思路三联拱结构施工按其开挖顺序和支护先后的不同可以冇多种不同的组合方案，分析每种方案的支护内力和引起的沉降人小，寻找出最佳施工方案。2.2方案组合按以上设计思路共有5种方案组合

6、:方案一:施工顺序为侧洞开挖一屮导洞开挖一屮墙施作一侧洞衬砌-主洞开挖一主洞衬砌。方案二:施工顺序为侧洞开挖一中导洞开挖一中墙施作〜主洞开挖一侧洞衬砌一主洞衬砌。方案三:中导洞开挖f中墙施作〜主洞左侧开挖〜主洞右侧开挖〜主洞衬砌一侧洞开挖一侧洞衬砌。施工步序如图3所示。弟六步侧洞材砌步主N五挖制步主侧二挖左第开洞•一•挖右第开M第一步开挖中洞施做中隔墙图3方案三施工步序图方案四:屮导洞开挖一屮墙施作一主洞左侧开挖一主洞右侧开挖一侧洞开挖一主洞衬砌一侧洞衬砌。方案五:中导洞开挖一中墙施作〜侧洞开挖一

7、侧洞衬砌〜主洞左侧开挖一主洞右侧开挖一主洞衬砌。2.3方案计算分析2.3.1计算模型模型采用ANSYS-维模型，两侧边界至隧道中心线距离为65m,底部边界至隧道距离为35m,隧道埋深16.62m。侧面边界为水平约束，底面边界为竖向约束。模型上部边界为自由边界。初期支护和临时支护采用BEAM3单元，二次衬砌以及围岩采用PLANE42实体单元。幣个计算模型共冇7759个单元。应力释放40?时施作上部支护，应力释放70%时施作仰拱支护，各洞室应力释放100%后拆撑、二次衬砌（承受相邻洞室后续施工附加荷载

8、）。模型网格具体如图4所示。图4计算模型2.3.2计算结果及分析逐一对以上5个方案进行分析计算，限于篇幅下面以方案一为例给岀计算结果。2.3.2.1地表沉降和地层竖向位移地层竖向位移分布情况如图5所示，不同施工步地表沉降曲线如图6所示。■■■■■■■I1-0.007677-0.005166-0.002656-0.145E-O3-0.002365-0.006422-0.003911-0.0014-0.001II-0.00362!图5隧道在施工结束后的地层竖向位移（单位：“】）地衣横坐