地铁施工对电力隧道的安全影响分析.pdf

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1、隧道与地下工程器Tunnel&UndergroundEngineering地铁施工对电力隧道的安全影响分析孙洪硕1，察福超1，冯宝才1，秦延召2(1．石家庄铁道大学土木工程学院，河北石家庄050043；2．中铁三局集团第二工程有限公司，河北石家庄050031)摘要：受石家庄市地铁3号线施工影响，既有电力隧道埋深需进行相应调整。为确保迁改后电力隧道结构安全，设计过程中对新建结构进行了安全性分析，内容主要包括电力隧道施工过程中结构的安全性分析，地铁区间隧道施工对电力隧道的影响分析。结果表明：在电力隧道迁改和后期地铁区间隧道施工过程中，原有电力隧道

2、结构的安全性均可满足要求，能够保证后期使用安全。关键词：电力隧道；地铁；施工；安全分析中图分类号：U455．1文献标志码：B文章编号：1009—7767(2013)06—0107—04AnalysisofSafetyInfluenceofSubwayConstructiononPowerTunnelSunHongshuo，ChaFuchao，FengBaocai，QinYanzhao随着世界各国城市地下空间开发利用的不断深入，在新建地下结构时遇到了许多“近接施工”问题11I。近年来，随着我国城市地铁的快速发展，大量的“近接施工”问题不断涌现[

3、21，国内外学者对此也进行了大量的科研研究．为新建隧道对邻近线路的施工影响控制提供了更简便、可靠的全新思路和方法[3]。石家庄市地铁3号线的修建过程中，由于地铁隧道的设计标高与原电力隧道的水平标高重叠，因此首先要对电力隧道埋深进行调整。笔者以该工程为背景，对电力隧道迁改过程中的初期支护和后续地铁区间隧道施工过程中的电力隧道结构进行了安全性分析，为后续工程施工提供依据。1电力隧道迁改过程初期支护的安全性分析1．1计算模型电力隧道埋深加大后需对其修建过程中的安全性进行分析。电力隧道采用暗挖施工，采用地层一结构模型。该模型中，地层既是荷载的来源又作

4、为承载结构，因此．该计算模式可较为合理地模拟地层与结构的相互作用。计算中地层采用实体单元模拟，喷射混凝土结构采用平面梁单元模拟。电力隧道宽度3．4ITI，高度约3．9nl，计算模型按平面应变状态考虑。地层一结构计算参数见表1和表2。地层计算范围：隧道两侧及底部取隧道宽度的5倍以上范围，计算模型左右两侧各取15In，隧道以下取表1标准断面地层的主要物理力学指标注：土层及厚度取自勘察报告邻近钻孔，表中参数取自该区段(20～21号)钻孔土样综合评价值。表2支护材料的主要物理力学指标嘉姜材料弹性模泊松摩擦黏聚力，密度／量／GPa比角，(。)MPa(k

5、N／m3)初支C25喷射混凝土230．20601．325二衬C30钢筋混凝土310．16601．32513m，隧道上方地层取至地表(埋深28m)。电力隧道拱顶距地铁底部设计标高约8m，在此过程中地铁隧道还未施工，因此不考虑其影响。通过有限元软件ANSYS建立二维平面应变模型进行数值分析。具体模型见图1，初期支护单元编号见图2。2013牟-$6期(11一)第31巷啼荭技术107器隧道与地下工程Tunnel&UndergroundEngineering习l计算模型．谬爹j鼹噜‰。萝甚；翥／三≮鞫至多∥1．2计算结果1)结构内力弯矩和轴力具体计算结

6、果见图3．安全系数计算结果见表3。I』。。。r、，}iIlk。蘩●¨，．一。、粤a)弯矩(N·m)b)轴力(N)图3结构内力图表3隧道施工结束后结构典型截面安全系数从图3、表3可知，隧道结构的拱顶、底板、墙腰和墙脚受力是最不利的，计算结果显示其安全系数均大于2，满足结构强度要求。2)洞周位移位移云图见图4，典型位置位移见表4。]口广ANa)竖向位移云图b)水平位移云图图4位移云图(m)108席荭故术2013No．6(Nov．)V01．31表4洞周典型位置位移mm从表4可以看出，施工过程中，洞周位移相对较小，洞室稳定。3)塑性区分布隧道开挖完成

7、后洞周塑性区分布范围见图5。从塑性应变云图中可以看出，塑性区范围分布在墙腰及墙脚附近。但分布范围不大，洞室稳定。■l图5塑性应变云图2地铁区间隧道施工过程电力隧道结构安全性分析2．1地铁区间隧道与电力隧道位置关系电力隧道迁改完毕后，要进行地铁区间隧道的施工。新建石家庄地铁3号线中华北大街段采用盾构法施工。隧道断面直径设计值为6．3m，左右两线的中线距离为14～15m，管片厚度0．3m。迁改后的电力隧道位于该地铁隧道下部，电力隧道顶板距离地铁隧道地板8m，初支和二衬厚度均为250mm，埋深28m。2．2有限元模型地铁隧道直径6．3m，为了减小边

8、界约束效应，计算范围应按左右边界距离隧道中心线3～5倍的洞径考虑，底部边界应按底部边界距隧道底部距离3～5倍的隧道高度考虑。该模型自坐标轴处延戈向左右各取70m，下