探析软土地区地铁盾构区间对构筑物影响

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1、探析软土地区地铁盾构区间对构筑物影响　　摘要：地铁线路规划大多是在城市的繁华的中心区域，就避免不了施工带给周围环境一些不良影响。华东地区（如上海、南京、杭州等）又多处于软土地区，此地区的区间施工釆用的工法为大多为盾构施工。因此盾构区间施工给周围环境的影响如不加以控制，很容易让地面建构筑物产生过大的差异沉降从而导致风险。本文以盾构下穿涌金大型立交桥为工程实例，运用FLAC3D有限元软件对其进行了模拟和分析，研究了盾构穿越大型构筑物产生的影响。关键词：盾构；大型构筑物；超长穿越；变形；沉降；FLAC中图分类号：TU74文献

2、标识码：A中国地铁的建设始于1965年，在1969年10月1日通车试运行（时称“北京地下铁道一期工程”）。随着时代的发展，截至2011底，我国就已有10个城市拥有共29条城市轨道交通运营线路，运营里程达到776公里，年客运总量达22.1亿次。而据不完全统计，北京、上海、杭州等15个城市共有约50条，1154公里轨道交通线路在建。一、软土地区地铁盾构区间所存在的问题8由于特殊情况，往往地铁隧道要在已建大型建构物边上穿越，或者在地铁隧道边上建设大型基坑甚至超深基坑，再或者在以建地铁隧道近距离处施工另一地铁随道，以上这些工程

3、实施均存在许多未知风险，如何控制风险，保证安全是急需解决的问题。因此在软土地区对盾构区间施工风险控制研究意义是重大的。一方面，可以保证盾构区间运行的安全。另一方面，对于类似在建的盾构区间的设计起到指导作用。不仅仅要保证既有的建（构）筑物在盾构施工期间和运营时的使用安全，还要保证地铁周边的在建结构的施工，是否对已建成隧道的安全构成安全风险。二、工程概况杭州地铁1号线双线盾构隧道（城站站~湖滨站，K11+800?K12+300)下穿西湖大道，沿西湖大道推进，依次下穿涌金立交桥的东侧（BD)阻道、环道桥、主桥和西侧（AC)阻

4、道，如图1所示。图1盾构隧道平面图施工单位组织两台盾构机从东向西推进，盾构双线区间隧道从东、西双距道桥基础中间下穿，隧道覆土厚度约17m~20m,隧道净距5.0m，如图2。盾构直径6.2m，管片厚度0.35m，管片外轮廟距桥梁桩基1.3m~5.Om。图2盾构随道与15道桥桩基关系图8工程地质情况为：按地质时代、成因类型及其工程特性，勘探深度内（勘探孔最深58.10m)，上部为第四系海向冲击物、海相沉积物及河流相沉积物，下伏基岩为白垩系（Klc)泥质粉砂岩（主要分布于区间东侧），局部分布侏罗系（J3)安山粉岩（主要在区间

5、西侧揭露）。三、软土地区地铁盾构区间施工对城市高架桥影响盾构区间隧道穿越土层多，物理力学性质有差异，顶板埋深变化大，运行后易产生纵向不均句沉降；隧道上方的软弱土层具有较高的灵敏度和触变特性，在动力作用下极易破坏土体结构，使土体强度骤然降低，易造成开挖面的失稳；盾构隧道、周围土体、桥梁桩基、桥梁上部结构相互作用，力学关系复杂；盾构隧道从东向西顺桥方向推进，穿越区域长约500m,对地面桥梁影响范围较大，不同于一般情况下普通桥梁的几十米贯穿，且距离距道桩基为1.3m~5.0m,容易引起桩基的较大变位与竖向承载能力的损失；桥梁

6、上部结构较复杂，主桥为3孔一联的现绕预应力变截面箱梁结构，环道桥为钢筋混凝土结构，距道桥为预应力混凝土连续箱梁结构，属于超静定结构，对桩基差异沉降敏感；尤其是环道桥，属于高次超静定结构，弯扭耦合显著，距道桥分、合流点端部异形板受力复杂。（一）、桩基沉降变形及桩侧水平位移计算8对盾构隧道施工引起的桥梁桩基变位分析，采用FALC3D软件模拟盾构隧道下穿越该立交桥东西匝道桥、环道桥及主桥时，盾构隧道从东向西推进，考虑桩基顺桥向差异沉降计算与计算效率的要求，开挖循环进尺为20ni,对每循环进尺过程中桩基的变位响应进行监测记录，

7、最终获得桩顶最大沉降与最大侧向变形以及整个隧道掘进过程中的最大差异沉降。1、AC(西）E道（A5-A8，C5-C8)由图3可知，在未注菜的情况下盾构隧道的左线开挖，地表最大沉降19mm。图3地表横向沉降槽曲线图由图4可知，在未注装的情况下盾构隧道的右线开挖，地表最大沉降25mm。图4地表横向沉降槽曲线图2、环道桥由于环道桥桩基与地铁盾构隧道距离差别加大，我们对对隧道开挖引起桩基发生变位进行了计算分析。1）、工况1，未加固地层，左线开挖隧道开挖引起桩基发生变位，桩顶最大竖向位移2.6mm，桩身最大侧向水平位移4.9mm。

8、2）、工况1,未加固地层，右线开挖完隧道开挖引起被基发生变位，桩顶最大竖向位移3.1mm，桩身最大侧向水平位移5.8rnm。3）、工况3，隧道开挖引起桩基发生变位，,桩顶最大竖向位移1.3mrn，桩身最大水平位移2.0mm。8（二）、桥梁上部结构安全验算涌金立交桥由杭州城建设计院有限责任公司设计，于1999年竣工通车，至今已运营1