趙明應(yīng)

摘 要：本文以廈門地鐵2號線盾構(gòu)區(qū)間下穿北引干渠為工程背景，采用Midas/GTS計算軟件進(jìn)行三維數(shù)值計算分析，模擬了四線平行盾構(gòu)先后穿越既有水工結(jié)構(gòu)的沉降及穩(wěn)定性機理。對比理論計算結(jié)果及施工階段監(jiān)測數(shù)據(jù)，理論計算值與實際監(jiān)測值較吻合，分析方法可用于分析及預(yù)測四線平行盾構(gòu)穿越時對上部結(jié)構(gòu)的影響，為后續(xù)工程人員進(jìn)行此類工程研究提供必要的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：四線平行盾構(gòu)隧道；下穿干渠；三維數(shù)值分析；沉降

中圖分類號：U455.43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）11-0120-02

1 工程概況

廈門地鐵2號線二期東孚站～馬鑾北站區(qū)間及東孚車輛段出入段線區(qū)間四線平行下穿北引干渠，區(qū)間均采用盾構(gòu)法施工，為單洞單線的圓形斷面隧道，平面關(guān)系如圖1所示。

東馬區(qū)間隧道與北引干渠的結(jié)構(gòu)最小凈距為4.45m，東孚出入段線區(qū)間隧道與北引干渠的結(jié)構(gòu)最小凈距為1.87m，具體位置剖面如圖2所示。

北引干渠是廈門市主要的引水管道之一，占廈門供水量的60%，1998年開始建設(shè)，2001年完成施工，采用2孔明挖矩形框架結(jié)構(gòu)，單孔凈空尺寸為3.6×3.8m，結(jié)構(gòu)全寬8.25m，全高4.5m，結(jié)構(gòu)厚度為0.35m，采用C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，引水干渠內(nèi)的設(shè)計水深為3.22m。

2 數(shù)值模擬

2.1 計算模型

本次計算使用Midas/GTS有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬分析，土體采用實體單元模擬，管片和北引干渠結(jié)構(gòu)采用板單元模擬，模擬計算采用如下假設(shè)：（1）地表和各層土均呈均質(zhì)水平層狀分布；（2）忽略地下水的滲透作用，土體本身變形與時間無關(guān)；（3）每個隧道盾構(gòu)推進(jìn)的步長為4環(huán)管片寬度4.8m；（4）土體為各向同性、連續(xù)的彈塑性材料，服從Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則；（5）北引干渠結(jié)構(gòu)與土體采用變形協(xié)調(diào)計算的方法。

土體相關(guān)計算參數(shù)如表1，隧道結(jié)構(gòu)及北引干渠結(jié)構(gòu)選用彈性本構(gòu)模型模擬，計算模型如圖3。

2.2 計算結(jié)果及分析

在該計算模型中，根據(jù)工程的實際工序進(jìn)行模擬分析，地鐵區(qū)間隧道下穿北引干渠的施工先后順序依次為東馬區(qū)間右線隧道施工、東馬區(qū)間左線隧道施工、東孚出入段線區(qū)間右線隧道施工及東孚出入段線左線隧道施工；針對地鐵區(qū)間穿越北引干渠進(jìn)行三維模擬計算，計算結(jié)果如圖4-圖11。

根據(jù)盾構(gòu)依次穿越北引干渠的計算模擬，選取東馬區(qū)間右線及左線正上方2點作為沉降基準(zhǔn)控制點，控制點1為東馬區(qū)間左線上方北引干渠沉降點，控制點2為東馬區(qū)間右線上方北引干渠沉降點；可以得出北引干渠的沉降曲線，如圖12。

由以上計算圖可知：①盾構(gòu)區(qū)間近距離穿越北引干渠時，受施工擾動的影響，其結(jié)構(gòu)變形以沉降為主，地表沉降最大值為12.5mm，北引干渠結(jié)構(gòu)沉降最大值為6.2mm，均在控制值范圍以內(nèi)，滿足要求。②盾構(gòu)施工時東馬區(qū)間右線與東孚出入段線右線對北引干渠的影響范圍存在交叉疊加，而與另外2條區(qū)間隧道施工引起的影響交叉區(qū)域很小。③北引干渠結(jié)構(gòu)最大沉降點位于東馬區(qū)間正線及東孚出入段線右線區(qū)間之間。

3 現(xiàn)場實測結(jié)果

施工過程中主要對地表位移及北引干渠結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行了監(jiān)控量測，北引干渠結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測點采用直埋方式設(shè)置于結(jié)構(gòu)頂板上；依據(jù)實測數(shù)據(jù)，地表沉降最大值為8.54mm，北引干渠結(jié)構(gòu)沉降最大值為5.02mm，均略小于理論計算值。如圖13所示。

4 結(jié)語

（1）采用盾構(gòu)法穿越北引干渠可以保證其結(jié)構(gòu)的安全。（2）四線盾構(gòu)平行穿越北引干渠時，線間距較越小，其影響區(qū)域交叉重疊的情況越嚴(yán)重，應(yīng)盡量拉大地鐵區(qū)間的線間距，減少對上部結(jié)構(gòu)的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡軍，楊小平，劉庭金.盾構(gòu)下穿施工對既有隧道影響的數(shù)值模擬分析[J].鐵道建筑，2012（10）：50-54.

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