胡文博

鄭州大學(xué)（450001）

淺析復(fù)雜地層條件下某盾構(gòu)法隧道工程設(shè)計(jì)

胡文博

鄭州大學(xué)（450001）

盾構(gòu)法隧道具有自動(dòng)化、智能化、施工遠(yuǎn)程控制信息化，以及不受環(huán)境影響、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。盾構(gòu)法隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同于地上建筑結(jié)構(gòu)，在城市地區(qū)，常常不可避免的遇到隧道下穿已有建筑物基礎(chǔ)的情況。文章就平原地區(qū)某工程盾構(gòu)掘進(jìn)隧道切樁下穿水泥土攪拌樁復(fù)合地基的案例進(jìn)行分析，得出一定的結(jié)論。

盾構(gòu)法隧道；復(fù)雜地層；工程實(shí)踐；計(jì)算方法；管片

1 工程概況

隧道下穿的房屋為7層磚砌體結(jié)構(gòu)的安置房，房屋高度為18.8 m，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)混凝土為C30，半地下室。地基為水泥深層攪拌樁500@950，樁長(zhǎng)為11.5 m，樁端伸入持力層粉質(zhì)黏土夾粉土層不小于750 mm。穿越區(qū)間結(jié)構(gòu)頂覆土為11.7～13.5 m。各層土層情況標(biāo)高和重度如圖1所示。

現(xiàn)狀地面相對(duì)標(biāo)高±0.00 mm，絕對(duì)標(biāo)高87.46 m，地下水在地面標(biāo)高以下7.5 m處，隧道頂部距離地面12.93 m，隧道下穿三個(gè)土層，具體位置情況如圖1所示。

圖1 水泥土樁復(fù)合地基與盾構(gòu)隧道位置示意圖

2 隧道初步設(shè)計(jì)

根據(jù)該隧道所處的工程地質(zhì)情況，并運(yùn)用工程類(lèi)比法對(duì)相似工程案例進(jìn)行比較分析，初步提出該隧道的橫斷面結(jié)構(gòu)和尺寸，襯砌結(jié)構(gòu)和管片設(shè)計(jì)。該隧道斷面采用圓形隧道，管片為平板型，隧道外徑D=6 m，管片厚度t=0.3 m，形心半徑Rc=2.85 m，環(huán)寬1 m，管片橫截面積A=0.3 m2，管片的單位重度γc=26 kN/m3，管片的彈性模量EC=3.45×107kN/ m3，管片截面慣性矩I=2.25×10-3m4。采用C50混凝土，鋼筋采用HRB335，混凝土彎矩增大率ζ=0，襯砌橫向剛度有效率η=0.7，管片截面裝配兩根高強(qiáng)度螺栓，強(qiáng)度等級(jí)8.8，直徑30 mm，長(zhǎng)度40 mm，施工中采用10片最大起重重量為1 000 kN的千斤頂，一個(gè)盾構(gòu)千斤頂?shù)闹行耐屏εc襯砌管片中心的偏心距e=0.01 m，相鄰定位板的距離ls=0.2 m，施工工藝采用先縱后環(huán)法進(jìn)行管片的拼裝，初步采用一臺(tái)刀盤(pán)直徑6 m的土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。

3 工程荷載計(jì)算

管片截面內(nèi)力計(jì)算常采用慣用計(jì)算法和修正慣用計(jì)算法，不考慮管片接頭彎曲剛度的降低或者將管片接頭彎曲剛度的降低視作整體剛度的降低，通過(guò)計(jì)算每種荷載作用下襯砌圓環(huán)任意界面的彎矩、軸力和剪力，并疊加得到襯砌圓環(huán)在任意截面的總內(nèi)力。

4 隧道管片配筋計(jì)算

根據(jù)求得的襯砌圓環(huán)的任意截面的總內(nèi)力，選擇最不利荷載的情況進(jìn)行配筋計(jì)算，確定材料強(qiáng)度和幾何參數(shù)，求彎矩設(shè)計(jì)值并判別大小偏心受壓，驗(yàn)算截面內(nèi)力并對(duì)襯砌管片的安全性進(jìn)行檢驗(yàn)。該工程管片沿橫截面縱向配筋分為上下兩層，每層為5Φ16@200。

5 盾構(gòu)法隧道分析展望

盾構(gòu)法隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程包括隧道的方案設(shè)計(jì)，襯砌結(jié)構(gòu)與構(gòu)造設(shè)計(jì)，管片的內(nèi)力計(jì)算和斷面設(shè)計(jì)等，一個(gè)隧道可能穿越地面有上部結(jié)構(gòu)的土層，也可能穿越河底，海底的淤泥質(zhì)土層等等。這就