陳秋鑫,李俊才,劉光臣,劉 松

(1.南京工業(yè)大學(xué)交通學(xué)院,南京 210009;2.南京市浦口新城開發(fā)建設(shè)指揮部,南京 210000; 3.南京南大巖土工程技術(shù)有限公司,南京 210012)

盾構(gòu)施工安全穿越祿口機(jī)場(chǎng)復(fù)合地層段的數(shù)值模擬與監(jiān)測(cè)分析

陳秋鑫1,李俊才1,劉光臣2,劉 松3

(1.南京工業(yè)大學(xué)交通學(xué)院,南京 210009;2.南京市浦口新城開發(fā)建設(shè)指揮部,南京 210000; 3.南京南大巖土工程技術(shù)有限公司,南京 210012)

盾構(gòu)施工過程中由于土體挖除、管片和二襯設(shè)置,將在穿越過程引起機(jī)場(chǎng)滑行道和停機(jī)坪沉降或隆起,對(duì)機(jī)場(chǎng)正常運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生不利影響;通過優(yōu)化盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù),從而降低盾構(gòu)下穿過程中對(duì)機(jī)場(chǎng)的不利影響?；贏BAQUS有限元法,建立南京至高淳城際快軌下穿祿口機(jī)場(chǎng)復(fù)合地層段的有限元模型,分析盾構(gòu)法施工引起的機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪及滑行道變形特征,最終沉降最大值約為11 mm,最大隆起值約為2 mm,同時(shí)得到盾構(gòu)施工工作參數(shù)。對(duì)比實(shí)際施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),針對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)提出更安全的盾構(gòu)施工參數(shù)。

盾構(gòu)施工;機(jī)場(chǎng)滑行道及停機(jī)坪;復(fù)合地層;數(shù)值計(jì)算;變形規(guī)律

南京至高淳城際快速軌道南京南站至祿口機(jī)場(chǎng)段工程1號(hào)盾構(gòu)井—祿口機(jī)場(chǎng)站區(qū)間下穿祿口機(jī)場(chǎng)滑行道及停機(jī)坪段,隧道大致呈西南至東北走向。鑒于滑行道及停機(jī)坪正常運(yùn)營(yíng)的重要性,機(jī)場(chǎng)管理單位提出不停航施工的要求。根據(jù)飛機(jī)正常滑行對(duì)停機(jī)坪平整性的嚴(yán)格要求,本工程的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括滑行道與停機(jī)坪沉降及差異沉降等方面。祿口機(jī)場(chǎng)段分為全斷面巖層段和上軟、下硬復(fù)合地層段,主要以復(fù)合地層段為主體進(jìn)行分析研究。

本文在施工前通過數(shù)值模擬手段進(jìn)行施工風(fēng)險(xiǎn)分析,并對(duì)實(shí)際施工提出建議與參數(shù)優(yōu)化,最后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施并對(duì)其效果進(jìn)行相應(yīng)對(duì)比分析。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

祿口機(jī)場(chǎng)站—祿口新城南站區(qū)間1號(hào)盾構(gòu)井—祿口機(jī)場(chǎng)段采用盾構(gòu)法施工,從1號(hào)井始發(fā)后,推行約1 500 m后,進(jìn)入機(jī)場(chǎng),隧道下穿祿口機(jī)場(chǎng)滑行道及停機(jī)坪后,進(jìn)入祿口機(jī)場(chǎng)站,隧道下穿機(jī)場(chǎng)位置如圖1所示。穿越機(jī)場(chǎng)段起訖點(diǎn)里程為YDK0+671.00～YDK1+041.877,長(zhǎng)約371 m,對(duì)應(yīng)推進(jìn)環(huán)1 360～1 660環(huán),穿越段地下無(wú)管線。下穿機(jī)場(chǎng)段地貌單元主要為崗地,機(jī)場(chǎng)穿越段覆土厚度為5.78～11.0 m,左右線間距約10 m。盾構(gòu)穿越祿口機(jī)場(chǎng)滑行道、停機(jī)坪所涉及的巖土層分兩個(gè)區(qū)段,即全斷面巖層段和上軟、下硬復(fù)合地層段,復(fù)合地層段長(zhǎng)約181.2 m。鑒于機(jī)場(chǎng)保護(hù)要求,補(bǔ)勘地層斷面如圖2所示。

圖1 隧道所處平面位置

圖2 地層剖面

1.2 工程地質(zhì)水文條件

隧道結(jié)構(gòu)全斷面巖層段主要穿越的巖層為J31-3中風(fēng)化安山巖;上軟、下硬復(fù)合段主要穿越的巖土層為:頂部②-1b2粉質(zhì)黏土、中部④-1b1粉質(zhì)黏土、④-1c1粉土、底部J31-1全風(fēng)化安山巖、J31-2強(qiáng)風(fēng)化安山巖、局部有J31-3中風(fēng)化安山巖。場(chǎng)址區(qū)地下水主要為孔隙潛水及基巖裂隙水,其中孔隙潛水主要賦存于①-2素填土、③層粉質(zhì)黏土中。填土層結(jié)構(gòu)松散,厚度不均,富水性一般,透水性較弱。③層黏性土,富水性差、透水性差。穿越巖土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)如表1所示。

表1 巖土層主要物理力學(xué)指標(biāo)

祿口機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪、滑行道采用相同的道面結(jié)構(gòu),上部為40 cm厚水泥混凝土+2 cm厚石屑粉找平層+ 18 cm厚二灰碎石,下部為拋石回填,混凝土等級(jí)為C40以上。機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪和滑行道均設(shè)置伸縮縫,長(zhǎng)、寬方向各4.9 m布置1道。

1.3 施工概況

穿越機(jī)場(chǎng)區(qū)間采用2臺(tái)日產(chǎn)奧村φ6 450 mm土壓平衡&TBM雙模式盾構(gòu)機(jī)擔(dān)任施工生產(chǎn),穿越機(jī)場(chǎng)期間在上軟、下硬復(fù)合地層段采用土壓平衡模式施工。

(1)盾構(gòu)機(jī)質(zhì)量約400 t,刀盤直徑6.45 m,總推力40 000 kN,單位面積的設(shè)備推力1 224 kN/m2,盾構(gòu)機(jī)的長(zhǎng)度為9.95 m,額定扭矩大于2 250 kN·m,額定推力12 500 kN,各區(qū)域推進(jìn)千斤頂最大伸長(zhǎng)量相等。

(2)盾構(gòu)機(jī)刀盤為面板式,開口率36%,配備41把滾刀。

(3)螺旋輸送機(jī)配備了2道防水閘門,土倉(cāng)內(nèi)裝有4個(gè)土壓計(jì),刀盤上有6個(gè)添加劑入口。

(4)盾尾設(shè)止水封3道。

(5)盾構(gòu)機(jī)切削外徑與管片外徑之間距離為70 mm,盾構(gòu)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)采用裝配式管片襯砌,材料為C50鋼筋混凝土。每環(huán)預(yù)制管片環(huán)寬1.20 m,由6塊350 mm厚的環(huán)形預(yù)制鋼筋混凝土管片組裝而成: 1塊封頂塊(22.5°)、3塊標(biāo)準(zhǔn)塊(67.5°)和2塊鄰接塊(67.5°),組成圓形隧道。管片襯砌采用錯(cuò)縫拼裝,管片之間連接采用高強(qiáng)度螺栓,螺栓孔部位以遇水膨脹橡膠密封圈防止地下水的滲漏,抗?jié)B等級(jí)為P10。為控制地面沉降,盾尾建筑空隙以注漿回填。

2 數(shù)值計(jì)算分析

數(shù)值計(jì)算分析主要針對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)過程當(dāng)中的注漿壓力、注漿量、土倉(cāng)壓力以及上覆土等各種控制參數(shù)進(jìn)行分析而優(yōu)化,從而減小盾構(gòu)隧道施工對(duì)上部構(gòu)筑物的影響并調(diào)整施工參數(shù)。此處采用ABAQUS軟件對(duì)這一隧道施工進(jìn)行模擬。

2.1 計(jì)算模型

本文選取典型斷面進(jìn)行模擬分析,根據(jù)隧道開挖面尺寸大小,分別設(shè)定模型邊界。模型側(cè)面設(shè)置水平位移約束,底部設(shè)置垂直位移約束,上部為自由邊界。

模型尺寸的掘進(jìn)段平均覆土厚度為10.50 m,隧道所穿過的土層為上軟、下硬的混合土層,隧道頂部向下2 m為粉土,2 m以下為安山巖。盾構(gòu)機(jī)盾殼直徑Φ=6.45 m,隧道內(nèi)徑為6.20 m,管片厚度為0.35 m,如圖3所示。整體模型高30 m,寬60 m,縱向長(zhǎng)度為60 m。有限元整體模型如圖4所示。

圖3 管片示意

圖4 模型示意

計(jì)算采用莫爾-庫(kù)倫(Mohr-Coulomb)本構(gòu)模型。土層與材料力學(xué)參數(shù)見表2。

表2 土層與材料的力學(xué)參數(shù)

盾構(gòu)的推進(jìn)過程中開挖面壓力為1.0 bar (0.10 MPa)施加在開挖面上,盾尾注漿壓力為3.0 bar (0.30 MPa)分4孔分別施加于注漿層與管片和土體接觸縫隙中。

2.2 計(jì)算結(jié)果分析

模擬施工階段顯示,縱向沉降槽整體隨著盾構(gòu)機(jī)的前行不斷下沉,開挖面前方的隆起區(qū)、開挖面后方縱向沉降槽隨開挖面前進(jìn)而向前移動(dòng)擴(kuò)展[11-12]。

橫向沉降槽變化規(guī)律符合Peck經(jīng)驗(yàn)公式的正態(tài)分布規(guī)律;隨著盾構(gòu)機(jī)推進(jìn),地表沉降是逐漸擴(kuò)展增大的,橫向沉降槽不斷加深加寬,當(dāng)?shù)侗P距離觀察面較遠(yuǎn)時(shí),開挖引起沉降變形較小,當(dāng)?shù)侗P接近觀察面時(shí),相鄰開挖步驟之間引起沉降變形較大。

當(dāng)?shù)侗P即將接近觀察面約5環(huán)左右時(shí),觀察面地表會(huì)有輕微隆起,分析其原因,一是開挖面土體有土壓支護(hù),令開挖面前地表在刀盤到達(dá)前有輕微隆起;二是前期工況設(shè)置為先開挖土體并激活盾殼,此時(shí)無(wú)管片與漿體支護(hù),造成隧道底部土體的卸載回彈。模擬施工階段結(jié)果顯示,最大沉降值大約為11 mm;在盾構(gòu)機(jī)刀盤前出現(xiàn)最大隆起值為2 mm。挖通隧道后云圖如圖5所示。

圖5 隧道貫通后沉降云圖

2.3 施工建議與參數(shù)優(yōu)化

盾構(gòu)隧道施工應(yīng)根據(jù)覆土厚度和地質(zhì)資料等修正土壓力設(shè)置。嚴(yán)格控制出土量,保證不超挖;同時(shí),在注漿過程中要控制注漿壓力取值為3 bar即0.3 MPa為宜;注漿量取值可為建筑縫隙的190%,數(shù)值為7 m3。

在盾構(gòu)推進(jìn)過程中,保障盾構(gòu)正面變形良好,確保勻速推進(jìn),推進(jìn)速度為25 mm/min。

管片的拼裝要及時(shí)迅速,縮短盾構(gòu)停留時(shí)間,注意及時(shí)二次注漿[10]。

3 監(jiān)控測(cè)量

2條隧道先后進(jìn)行下穿,右線先進(jìn)行下穿施工,于2013年5月2日開始下穿機(jī)場(chǎng),至2013年7月9日完成推進(jìn);左線于2013年5月21日開始下穿機(jī)場(chǎng),至2013年7月26日順利推進(jìn)完成。

3.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

通常情況下,路面測(cè)點(diǎn)適宜以沿左、右線的中心線分別布設(shè),能直接反映單洞掘進(jìn)的沉降值[1]。以道路監(jiān)測(cè)布點(diǎn)的基本原則為基礎(chǔ),考慮到機(jī)場(chǎng)滑行道和停機(jī)坪的特殊要求,在布設(shè)滑行道與停機(jī)坪沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí),沿著機(jī)場(chǎng)線隧道前進(jìn)方向每隔5環(huán)即6 m布置1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面,每個(gè)斷面布置9～10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),同一斷面上相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距6 m。

為了掌握盾構(gòu)施工過程中道面的沉降變形情況,由于道路面上不能作監(jiān)測(cè)標(biāo)志,故采用全站儀三維紅外掃描技術(shù)進(jìn)行道路面全天候沉降監(jiān)測(cè),同步定期采用人工幾何水準(zhǔn)的方式進(jìn)行對(duì)比監(jiān)測(cè)。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)利用“跳點(diǎn)法”,通過架設(shè)于機(jī)場(chǎng)圍界的高臺(tái)處的高等全站儀對(duì)機(jī)場(chǎng)內(nèi)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

為了人工比對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確性,每個(gè)無(wú)棱鏡監(jiān)測(cè)點(diǎn)均做了明顯標(biāo)識(shí),方便人工比對(duì)照準(zhǔn)。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與人工監(jiān)測(cè)總體趨勢(shì)相同,在施工過程中起到相互制約,雙保險(xiǎn)的作用。人工測(cè)量所用標(biāo)尺底部經(jīng)過特殊加工起到尺墊作用,方便在測(cè)量時(shí)選定監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

3.2 監(jiān)測(cè)頻率、周期

每個(gè)測(cè)點(diǎn)從盾構(gòu)切口到達(dá)前30環(huán)(36 m)開始監(jiān)測(cè),自動(dòng)化監(jiān)測(cè)頻率為6次/d(即1次/4 h),速率偏大時(shí)加密到12次/d(即1次/2 h);人工監(jiān)測(cè)頻率為2次/d。

監(jiān)測(cè)工作從盾構(gòu)施工開始前進(jìn)行,直到沉降穩(wěn)定之后結(jié)束監(jiān)測(cè)。沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為100 d的平均速率小于0.01～0.04 mm/d進(jìn)行判斷[2]。

3.3 控制標(biāo)準(zhǔn)

機(jī)場(chǎng)滑行道和停機(jī)坪地面沉降以及差異沉降的預(yù)警值為5 mm和5/10 000;報(bào)警值分別為8 mm和8/10 000;控制值為10 mm[9]。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析與對(duì)比

4.1 巡視異常情況統(tǒng)計(jì)分析

施工監(jiān)測(cè)方和第三方監(jiān)測(cè)每日進(jìn)行人工巡視,防止出現(xiàn)路面裂縫和冒漿等不良現(xiàn)象;在整個(gè)下穿過程中巡視情況均良好正常。

4.2 變形最大值統(tǒng)計(jì)分析

由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知,盾構(gòu)隧道下穿機(jī)場(chǎng)左右線沉降均已超過控制值,由于報(bào)警及時(shí),及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)工作參數(shù),未發(fā)生安全事故。左線沉降量最大為1 530環(huán)處(軟硬交接處后約20 m處),沉降量為12.3 mm;而由于右線先行施工,受左線二次施工的影響,右線地表沉降量最大為1 550環(huán)處(軟硬交接處后約30 m處),沉降量為13.8 mm,略大于左線最大地表沉降值12.3 mm。

4.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析及其與有限元計(jì)算對(duì)比

(1)復(fù)合地層段沉降

復(fù)合地層段[8]沉降典型斷面曲線見圖6。

由圖6可知,盾構(gòu)隧道開挖影響范圍約為兩隧道中線外16 m。在穿越該斷面時(shí),出土量有所增大,所以沉降量有所增大,后及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)工作參數(shù),增大注漿量,及時(shí)補(bǔ)漿,沉降量得到很好控制。該復(fù)合地層段為上軟、下硬地層,相比較全斷面巖層,沉降量有所增加,但總體沉降趨勢(shì)相近。選取的典型斷面中,最終最大地表沉降值為12.8 mm。在復(fù)合地層段采用土壓平衡模式推進(jìn),相比較全斷面巖層,復(fù)合地層穩(wěn)定性稍差,相應(yīng)的地層損失較大[6- 7]。

圖6 復(fù)合地層段典型斷面沉降

(2)典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)曲線與有限元計(jì)算對(duì)比

本文選取隧道開挖變形敏感區(qū)域典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)(位于軟硬交界面后10環(huán),即1 560環(huán)處)與有限元計(jì)算進(jìn)行分析對(duì)比,其結(jié)果如圖7所示。

圖7 對(duì)比計(jì)算示意

由圖7可知,監(jiān)測(cè)數(shù)值與有限元計(jì)算值整體趨勢(shì)相近。隨著盾構(gòu)開挖進(jìn)行,典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)值與有限元計(jì)算值均呈現(xiàn)出“輕微影響階段—快速沉降—緩慢沉降—趨于穩(wěn)定—穩(wěn)定”的變化規(guī)律。此次模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際工程相符,模擬計(jì)算為后續(xù)隧道施工提供了很好地指導(dǎo)作用。與此同時(shí),圖中時(shí)間進(jìn)行到2× 106s時(shí),此時(shí)盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭穿越了被測(cè)斷面約6 m,土層逐漸增厚,盾構(gòu)機(jī)所穿巖層變薄,施工引起的沉降量逐漸增大;然后支護(hù)壓力和注漿壓力分別由原來(lái)的0.1 MPa和0.3 MPa提升到0.13 MPa和0.33 MPa,增大盾構(gòu)機(jī)推力,沉降速率得到很好的控制,該點(diǎn)的最終沉降量控制在良好范圍內(nèi)。

(3)監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降隨施工推進(jìn)變化規(guī)律

盾構(gòu)隧道下穿機(jī)場(chǎng)復(fù)合地層段過程中,機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪及滑行道一般經(jīng)歷了“輕微影響階段—快速沉降—緩慢沉降—趨于穩(wěn)定—穩(wěn)定”的變形過程[3- 4]。

①輕微影響階段:在盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭距被測(cè)斷面約30 m時(shí)產(chǎn)生影響,此時(shí)盾構(gòu)機(jī)土壓力為0.1 MPa,注漿壓力為0.3 MPa,同步注漿量為7.0 m3;此過程中,被測(cè)面先有輕微隆起,然后進(jìn)入沉降階段。由圖6可知,此階段沉降量為4.0～5.0 mm。

②快速沉降階段:該階段發(fā)生在盾構(gòu)機(jī)機(jī)尾穿越了被測(cè)斷面的3 d內(nèi),尤其是盾尾穿越的第1天,發(fā)生的最大日變量約2 mm/d。該階段沉降量為最終沉降量的主要構(gòu)成部分,在此階段,由于盾構(gòu)所穿巖土層變厚,巖層變薄,盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,土壓和注漿壓力均增大0.03 MPa,相應(yīng)的盾構(gòu)機(jī)的推力和推進(jìn)速度都有所增大,由圖6可知,此階段沉降累積量達(dá)到約9.5 mm。

③緩慢沉降階段:該階段發(fā)生在盾尾穿越被測(cè)斷面約40 m處,被測(cè)斷面的沉降量明顯減小。

④趨于穩(wěn)定階段:此階段發(fā)生在盾尾穿越被測(cè)斷面50 m處,沉降量逐漸變小并趨于穩(wěn)定。沉降量達(dá)到最終沉降量的95%。

⑤穩(wěn)定階段:最終沉降到達(dá)穩(wěn)定階段,最終值為-12.8 mm。

掘進(jìn)剛開始階段,盾構(gòu)機(jī)的推力為1 000 kN/m2,土壓力設(shè)置為0.1 MPa,注漿壓力為0.3 MPa,同步注漿量為7.0 m3,掘進(jìn)速度為20 mm/min,沉降量控制良好;掘進(jìn)過程中,所穿復(fù)合地層段土層增厚,巖層變薄,沉降量有所增加,故增大盾構(gòu)機(jī)推力為1 300 kN/m2,增大土壓力設(shè)置為0.13 MPa,增大注漿壓力為0.33 MPa,掘進(jìn)速度增大為25 mm/min。通過改變盾構(gòu)機(jī)的施工參數(shù),沉降量得到良好的控制。

由于右線先行施工,左線后施工,所以右隧道中線上方測(cè)點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間小于左線上方測(cè)點(diǎn)到達(dá)穩(wěn)定所需時(shí)間。右隧道下穿滑行道和停機(jī)坪時(shí),未受過擾動(dòng)土體自穩(wěn)性較好,經(jīng)過快速沉降階段后達(dá)到穩(wěn)定階段時(shí)間較短。而左隧道下穿時(shí),滑行道和停機(jī)坪下方土體已經(jīng)受到右隧道施工的擾動(dòng),所以沉降需要穩(wěn)定的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。

5 信息化施工

工程中施工方和第三方監(jiān)測(cè)以信息化施工為要求,起到信息收集整理分析從而發(fā)布的關(guān)鍵紐帶作用,保證了信息傳輸?shù)募皶r(shí)與暢通。監(jiān)測(cè)報(bào)表分為日?qǐng)?bào)和周報(bào),傳輸手段以電子郵件、短訊、電話為主。另外,每天還有固定人員負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)報(bào)表的上傳整理工作,將監(jiān)測(cè)報(bào)表匯總上傳至固定平臺(tái),從而進(jìn)行各方面統(tǒng)計(jì)分析[5]。

通過各方面的積極努力配合,祿口機(jī)場(chǎng)滑行道及停機(jī)坪變形得以有效控制,實(shí)現(xiàn)了下穿機(jī)場(chǎng)滑行道及停機(jī)坪的不停航施工。盾構(gòu)隧道施工過程中曾出現(xiàn)過沉降速率過大、出土量突然增多等現(xiàn)象,經(jīng)分析上述異常情況發(fā)現(xiàn),由于所穿復(fù)合地層土層增厚、巖層變薄,盾構(gòu)機(jī)的土壓和同步注漿壓力均偏小導(dǎo)致。經(jīng)反饋至各方并及時(shí)調(diào)整參數(shù),異常情況均得到及時(shí)處理。

6 結(jié)語(yǔ)

在參建各方的積極努力之下,南京至高淳城際快速軌道南京南站至祿口機(jī)場(chǎng)段工程1號(hào)盾構(gòu)井—祿口機(jī)場(chǎng)站區(qū)間下穿祿口機(jī)場(chǎng)滑行道及停機(jī)坪區(qū)域復(fù)合地層段不停航施工順利完成,南京祿口機(jī)場(chǎng)未受影響。在盾構(gòu)隧道施工過程中,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并反饋安全隱患,施工參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,工程施工安全得以保障。

[1] 于來(lái)法.地下鐵道建設(shè)的第三方環(huán)境變形監(jiān)測(cè)[J].測(cè)繪通報(bào), 2004(11):48-51,57.

[2] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.JGJ8—2007建筑變形測(cè)量規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007.

[3] 金淮,張建全,吳鋒波,等.盾構(gòu)下穿首都機(jī)場(chǎng)施工監(jiān)測(cè)變形特性分析[J].都市快軌交通,2008,21(5):53-57.

[4] 金淮,吳鋒波,馬雪梅,等.首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)線下穿機(jī)場(chǎng)高速公路變形特性研究[J].都市快軌交通,2010(10):61-66.

[5] 高愛林,馬雪梅,金淮,等.盾構(gòu)隧道下穿機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪的變形規(guī)律[J].都市快軌交通,2010,23(1):74-77.

[6] Maidl U.Geotechnical and mechanical interactions using the earth-pressure balanced shield technology in difficult mixed face and hard rock conditions[A].In:Proceedings of Rapid Excavation and Tunneling Conference[C].[S.l.]:[s.n.],2003:483-493.

[7] 邊金,陶連金,郭軍.盾構(gòu)隧道開挖引起的地表沉降規(guī)律[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2005,1(2):247-249.

[8] 竺維彬,鞠世健.復(fù)合地層中盾構(gòu)施工技術(shù)[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2006.

[9] 秦長(zhǎng)利.城市軌道交通工程變形監(jiān)測(cè)測(cè)量精度探討[J].都市快軌交通,2008,21(2):63-66.

[10]譚忠盛,洪開榮,萬(wàn)姜林,等.軟硬不均地層復(fù)合盾構(gòu)的研究及掘進(jìn)技術(shù)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2006(2).

[11]毛遠(yuǎn)鳳,沈宇鵬,馬建南,等.地鐵盾構(gòu)下穿高速公路的路面變形特征分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2013(8):84-88.

[12]張舵.地鐵盾構(gòu)區(qū)間穿越既有鐵路技術(shù)措施研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2013(2):81-84.

Numerical Simulation and Monitoring Analysis of Shield Construction Passing Through Complex Stratum in Lukou Airport

Chen Qiuxin1,Li Juncai1,Liu Guangchen2,Liu Song3
(1.College of Transportation Science&Engineering,Nanjing University of Technology,Nanjing 210009,China; 2.Nanjing Pukou Metro Development and Construction Headquarters,Nanjing 210000,China; 3.Nanjing NanDa Geotechnical Engineering Co.,Ltd.,Nanjing 210009,China)

Due to soil excavation,pipe segment and secondary-lining setting-up,settlement or upheaval of taxiway and parking apron in the airport is likely to be induced especially during the time when shield machine is passing through under the airport,which adversely affects the normal operation of the airport. In this paper,shield construction parameters are adjusted to reduce the adverse effects towards the parking apron and the taxiway.Finite element model of intercity fast track between Nanjing and Gaochun passing through the complex stratum where the Lukou airport is located is established with ABAQUS software.The deformation of the parking apron and the taxiway caused by the construction is analyzed and the data show that the max sedimentation value is 11mm,while the max uplift value is 2mm.Meanwhile, operating parameters of the construction are obtained.Compared with the actual monitoring data,some safer shield construction parameters are recommended against construction risks.

Shield construction;Taxiway and parking apron of the airport;Complex strata;Numerical calculation;Deformation law

U455.3

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.12.023

1004-2954(2014)12-0094-05

2014-03-20;

2014-04-18

國(guó)家自然基金資助項(xiàng)目(NSFC41272302);國(guó)家青年科學(xué)基金(41102178)

陳秋鑫(1989—),男,碩士研究生,E-mail:cyf710826@ sina.com。