考虑盾构下穿的隧道结构设计与影响分析.pdf

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1、第3期（总第179期）No.3(SerialNo.179)2015年6月CHINAMUNICIPALENGINEERINGJun.2015DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2015.03.018考虑盾构下穿的隧道结构设计与影响分析李庭平（上海市城市建设设计研究总院，上海200125）摘要：为探讨在特定条件下新建隧道施工对既有近距离明挖隧道结构安全产生影响的问题，以沪通铁路盾构隧道下穿上海市沿江通道越江隧道工程为载体，介绍先期明挖隧道采取的结构加强措施及为后期盾构隧道穿越预留的工程措施。主要包括：先期明挖隧道基坑围护结构采用宜于后期盾构穿越的

2、型式；穿越区域为软土时宜采取地基加固措施；近距离穿越时引起上方隧道结构内力增大，主体结构底板宜加强；盾构穿越通道外侧宜设加强桩基以控制上方既有隧道的变形及减小其附加内力。结构内力计算及有限元数值模拟分析表明，以上工程措施既保证后期隧道的顺利穿越，又能将盾构穿越对上方既有隧道的影响控制在允许范围内。关键词：明挖隧道；盾构隧道；结构设计；工程措施；交叠隧道；数值分析中图分类号：U452.2文献标志码：A文章编号：1004-4655（2015）03-0056-04随着城市化进程不断加快，城市中心城区的地面示意图见图1。面交通正日趋饱和。为有效缓解交通压力，规划者越来越多

3、地把目光聚焦于城市隧道。规划公安码头国际邮轮码头宝杨路码头铁路隧道然而，伴随地下隧道数量的增加，城区内隧道空军码头老长航码头小沙背涵闸建设限制因素越来越多，2条隧道空间叠交的现象公路隧道工作井恺源景江苑密山东路[1-2]东林路难以避免。友谊支路炮台湾公园上海市沿江通道越江隧道工程为高速公路越江团结路黄浦江牡丹江路上海公安高等隧道，下行规划沪通铁路为直径达10.3m的铁路专科学校盾构隧道，两者竖向净距仅为2m。双线大直径铁路盾构隧道小角度近距离下穿公路越江隧道，这在国内尚属首次。本文利用有限元数值分析软件对铁图1沿江通道平面示意图路盾构下穿沿江通道敞开段、暗埋段的影

4、响进行计本工程岸边段含设备段、暗埋段和敞开段，采算分析。用明挖顺作法施工，基坑最大开挖深度约22.7m。1工程概况规划沪通铁路与本工程走向基本一致，采用盾上海市沿江通道越江隧道工程位于上海市东构法施工，隧道外径10.3m。北部，工程迂回于长江口，并横穿黄浦江，呈东铁路盾构隧道下穿本工程浦东岸边段，两西走向。起点位于浦西牡丹江路，终点与浦东外者小角度斜交，相交角度约20°，竖向垂直净环线相接。距最小为2.0m。下穿节段为PD11~PD19，其中工程全长8.7km，主线建设规模为双向6车道，PD11~PD13节段为暗埋段，PD14~PD19为敞开段。设计车速为80km

5、/h的高速公路标准。沿江通道平通过对不同施工方案进行比选，确定沿江通道与沪通铁路隧道采用分离式施工方案，即先施工沿收稿日期：2015-03-13江通道隧道，后施工下方沪通铁路盾构隧道。隧道作者简介：李庭平（1981—），男，工程师，硕士，主要从事地下工程结构设计及相关科研工作。叠交平面示意图见图2。56李庭平：考虑盾构下穿的隧道结构设计与影响分析2015年第3期性要求，型钢密插。暗埋段敞开段LK10+209.058KK10+169.586本工程隧道结构施工结束后，拔除型钢水泥土沪通铁路沪通铁路搅拌墙内的型钢。后期沪通铁路隧道施工时盾构机可直接切削穿越水泥土搅拌桩，

6、为隧道下穿预留了PD14PD16PD17PD18PD19实施条件。PD11PD12PD13PD15沿江通道越江隧道3.2地基加固沪通铁路下穿区域本工程结构底板主要位于图2隧道叠交平面示意图②灰色黏质粉土层，厚约5m，该层土饱和，稍3考虑预留铁路盾构隧道穿越条件以及盾构穿越密，中压缩性。其下为厚度达14m的④灰色淤泥对本工程的影响，岸边段设计时对围护结构及主体质黏土层，该层土为流塑状，高压缩性，为铁路盾结构采取一系列优化措施，以确保后期穿越的沪通构穿越的主要土层。盾构穿越势必对周围土体造成铁路盾构隧道顺利实施。扰动，引起上方已建隧道的沉降。2工程地质与水文地质穿越区

7、域采用地基加固能有效提高土体强度和2.1工程地质土体侧向抗力，从而减小盾构穿越对周围土体的扰场地标高约4.70m。根据勘察资料，工程范动。为此，在本工程基坑底至铁路盾构隧道下3m围内土层自上而下依次为①1人工填土、②1褐黄及盾构隧道两侧各3m范围内进行高压喷射注浆全色粉质黏土、②3灰色黏质粉土、③1灰色淤泥质断面加固；加固范围沿盾构轴线外扩至本工程隧道粉质黏土、③2灰色砂质粉土、④灰色淤泥质黏结构边线以外15m。同时，为使盾构穿越顺利，对土、⑤1灰色黏土、⑤2灰色砂质粉土夹粉质黏土、穿越孔内土体进行弱加固。高压喷射注浆采用强⑤3-1灰色粉质黏土夹黏质粉土、⑦2灰色

8、粉砂、度等