北京地铁14号线隧道穿越东郊灌渠跨河桥影响分析.pdf

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1、轨道交通与地下工程器TrackTraffic&UndergroundEngineering北京地铁14号线隧道穿越东郊灌渠跨河桥影响分析贾龙飞-，李洋‘，李兴1，李玲2白海卫2，李菲2(1．北京建筑大学，北京I()oIM4；2．北京城建设计研究总院，北京100045)摘要：为解决北京地铁14号线穿越东郊灌渠跨河桥带来的桥桩沉降问题，运用Midas—GTS软件建立模型，通过计算、分析．预测地铁暗挖隧道施_T对既有东郊灌渠跨河桥的附加变形影响，指出工程的关键风险及控制要点．并提l叶{优化加同措施．以确保施T安全与桥梁安全。关键词：地铁隧道；下穿施丁；既有桥梁；注

2、浆加固中图分类号：U455文献标志码：B文章编号：1009—7767(2015)06-0091-05EffectAnalysisofSubwayLine14TunnelingunderBeijingEasternSuburbsIrrigationConduitJiaLongfei，LiYang，LiXing，LiLing，BaiHaiwei，LiFei大力兴建地铁线路，是解决城市交通拥堵问题的措施之一，为尽量减少地铁建设和运营过程对城市各类建筑的影响。地铁线路一般都规划在城市道路走廊内，这将不可避免地穿越主干道及城市快速路交叉节点的立交桥梁。如何减少和降低隧

3、道施工对邻近桥梁的影响，并使其可控。确保城市交通运行和交通设施的安全，已成为一个亟待解决的问题。笔者以北京地铁14号线穿越东郊灌渠跨河桥区段为例．运用Midas—GTS软件建立地层结构模型，对工程进行三维数值模拟．对桥桩可能产生的竖向沉降进行预测。明确危险点及施工关键步骤，并提出相应的优化措施。1工程概况该区段隧道采用马蹄形断面，复合式衬砌，初期支护由喷射混凝土(C25早强混凝土)、钢筋网及钢筋格栅拱组成，厚度为0．30Ill。二次衬砌为模筑钢筋混凝土结构(C40防水混凝土)，抗渗等级为P10，厚度为0．30in。初期支护与二次衬砌之间敷设防水层，局部增设临

4、时仰拱，厚度为0．25m。桥桩与隧道位置关系剖面示意图见图1。为确保桥梁的安全，下穿东南郊灌渠范围内的隧道采用矿山法施工，穿越段采用全断面超前深孑L注浆止水加固措施。隧道分上下2个导洞开挖，上下导洞前后步距6m．导洞采用台阶法开挖。左线隧道贯通后图l桥桩与隧道位置关系剖面示意图及时施工二衬，二衬施工完毕后再开挖右线隧道。各施工步骤汇总于表1中。2穿越施工对桥梁结构安全的影响及控制指标2．1穿越施工对桥梁结构安全的影响当隧道穿越或邻近既有结构物桩基施工时．隧道、地层、桩基及既有结构物4个部分将处于一个共同作用体系中，四者相互影响、相互作用，直至形成最终的稳定平

5、衡状态。隧道施工对既有桥桩的影响传递过程为：隧道开挖一周围地层变形并向外传递一作用于土中的桥梁基础一传递到桥梁上部结构对其产生影响。隧道开挖会引起周围土体竖向沉降和水平方向位移，土体的竖向沉降在桩身处产生负摩阻力，降低桩的承载力并产生附加沉降：土体的水平方向位移在桩身处产生附加变形和弯矩，不利于桩的自身结构安2015-年6期(11一)第33整啼荭投求91器轨道交通与地下工程TrackTraffic＆UndergroundEngineering表1施工步骤汇总表注：表中①～(9表示隧道扦挖位置，模型沿隧道长度方向建立24-11，每2m为l段，共为12段。全。在

6、该工程中具体表现为：1)桥梁上部结构为简支结构，沿桥梁纵向基础沉降差不会对简支结构内力造成影响，但会破坏桥面连续性或影响桥梁伸缩缝．进而影响桥梁的使用功能。2)桥梁下部结构为混凝土盖梁下接桥桩．盖梁与桥桩组成超静定结构．桩基的沉降差会造成盖梁的内力重分布，导致相应截面内力增加、混凝土开裂。3)桥桩承载力由桩侧摩擦力和桩端承载力提供。由于设计时未考虑地下穿越工程的影响，而穿越施工扰动土层会对桩侧摩阻力和侧向土压力产生影响，闪此降低了桩基的承载力。4)桩基沉降会影响桥面纵坡，对行车及桥面排水造成影响。2．2控制指标的确定参阅原桥梁设计、竣工资料及计算书，采用Mi

7、das—Civil2013建立模型(见图2)，应用梁单元将东郊灌渠桥的旧桥盖梁划分为246个节点、241个单元，将东郊灌渠桥的加宽盖梁划分为76个节点、71个单元。甄‘}●i蚓2东郊灌渠跨河桥模型图目前东郊灌渠跨河桥状态良好，计算中可暂不考虑桥梁劣化对其承载力的影响。选择计算工况见表2，计算工况下控制截面弯矩图见图3。表2计算工况表t况it况描述一j●¨¨一j辨算i嚣的一一V警]一况l双线贯通时桩基沉降X7号桩盖梁最不利负弯矩；X10～X1l、Xll～X12号桩基之问跨中最不利正弯矩结合桥梁的正常使用极限状态、承载能力极限状态及地铁隧道施工对桥梁基础的影响，

8、考虑桥梁的运营荷载。以桥梁的安全性、适用性、耐久性不