楊曉宇

（河北地質大學 水資源與環(huán)境學院，河北 石家莊 050031）

1 概況

某地鐵車站西南出入口附近將新建電力隧道及檢查井。新建檢查井及電力隧道與西南出入口最小距離僅0.997m。近接施工必然會對出入口結構產(chǎn)生影響，因此急需對電力隧道施工對西南出入口影響的大小需進行安全評估，預測施工過程對周圍土體的擾動范圍及影響程度，并給出極限沉降及允許沉降變形值，以保證施工過程的安全進行。

本文將運用數(shù)值模擬方法研究新建電力隧道及檢查井對西南出入口的影響。針對凈距小于1m 的特殊情況，建立近接隧道施工的三維數(shù)值模型，通過模型分析評價西南出入口結構的安全性。

2 數(shù)值模擬

采用三維實體模型模擬施工，分析檢查井和電力隧道開挖引起的空間沉降效應，確保電力隧道開挖過程中出入口結構的安全。三維模型完全按照實際尺寸建模，計算范圍選取沿西南出入口結構、檢查井和新建電力隧道60m 的范圍，考慮西南出入口結構底板埋深為16.5m，最終取50m 作為計算高度。即整個模型是60m×60m×50m（長×寬×高） 的立方體。邊界條件為：四周方向施加水平約束，下邊界施加垂直約束，地表為自由面。

分析采用ANSYS10.0 軟件，地鐵結構及周圍土體采用實體單元(Solid45、Solid92)，并進行離散化，如圖1。

三維計算模型及力學分析的計算工況為從電力隧道設計起點（檢查井） 開挖。開挖前對檢查井四周土體進行加固處理，對電力隧道靠近西南出入口側1m 范圍進行土體加固處理。電力隧道為淺埋暗挖法施工，每次進尺約3~4m，總共17 步。

3 西南出入口結構安全性評價

通過分析三維模型計算結果，進行位移分析和內力分析。位移分析主要依據(jù)電力隧道開挖時，結構產(chǎn)生的沉降量和沉降差，通過其與允許值比較，定量判斷結構安全性。根據(jù)配筋圖和混凝土、鋼筋強度設計值可計算出現(xiàn)有結構極限抗彎能力和裂縫寬度為0.2mm、0.3mm 下的抗彎能力。出入口結構抗扭承載力按照彎矩、剪力、扭矩共同作用下的箱形截面混凝土構件計算。模型按位置分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3 個區(qū)域進行計算，橫截面結構極限抗彎承載力均為1491.4 kN/m，裂縫彎矩為0.2mm、0.3mm 情況下正常使用極限狀態(tài)抗彎承載力為403.4kN/m、605.1 kN/m，安全值沒有超限。極限抗剪承載力均為733.46 kN/m，抗扭承載力依次為2641.8 kN/m、1998.2kN/m、2108.4kN/m，符合安全要求。同理，縱截面承載力計算結果滿足安全要求。

考慮使用荷載和施工引起附加荷載情況下，西南出入口結構橫截面滿足結構承載力要求、抗裂要求和抗扭要求。西南出入口結構橫斷面在預測沉降范圍內是安全的。電力隧道在開挖進尺控制4m 左右時，考慮使用荷載和施工引起附加荷載情況下，出入口結構縱截面滿足結構承載力要求、抗裂要求和抗扭要求。出入口結構縱斷面在預測沉降范圍內是安全的。綜合評價出入口結構內力和沉降，如果嚴格按照設計文件做好支護、緊跟開挖做好初期支護、嚴格執(zhí)行短進尺、緊封閉、強支護、勤量測等技術措施，西南出入口結構是安全的。

4 結論及建議

1） 按照擬建通道的設計進行地下通道的施工，能基本保證西南出入口結構安全，但地鐵結構縱向是否出現(xiàn)橫向裂縫需注意觀察；2） 施工過程中要遵循淺埋暗挖法施工原則：管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測；3）嚴格按信息化施工原則進行施工管理，勤量測，發(fā)現(xiàn)洞周位移過快，超過控制標準時，應加強預加固措施，如圍巖內注漿、掌子面注漿、加密鋼支撐、盡快封閉初期支護、襯砌的背后再次注漿等措施減小地鐵車站變形速率；4） 要求根據(jù)相關規(guī)范制定詳細的施工監(jiān)控量測計劃，嚴格執(zhí)行。