段雨彤 陳 夏 王 凱

(重慶科技學(xué)院,重慶404100)

1 概述

城市地鐵施工對控制地表沉降要求更為嚴(yán)格，因城市地鐵隧道位于城市內(nèi)部，地面交通道路以及鄰近建筑物較多。我國隧道施工常用的是盾構(gòu)法，具有效率高、作業(yè)過程穩(wěn)定、安全環(huán)保等優(yōu)點[1]。

以重慶石新路地鐵站1號出入口工程為例，地表建筑多且復(fù)雜，地鐵出口中間通道位于一單向循環(huán)立交下，開挖一定會對立交橋造成一定的按安全影響，研究通道開挖深度對地表單向循環(huán)立交橋造成的土體沉降問題對地表建筑物安全性具有重要意義。

2 國內(nèi)外現(xiàn)狀

外國學(xué)者Dongku Kim[2]在文章中表明預(yù)測地表沉降的重要性，并運用ELM方法結(jié)合香港實際工程進行計算地表沉降預(yù)測。Limao Zhang[3]等學(xué)者研究了在建筑密集地區(qū)的隧道開挖時為保護橋免受相鄰開挖引起的損傷提出一種模擬-混合的方法。

國內(nèi)也有很多學(xué)者對隧道開挖對地表沉降的影響進行了相關(guān)研究。楊慶剛[4]結(jié)合南京地鐵4號線利用ABAQUS有限元軟件模擬隧道施工引起的地表沉降及路基變形進行研究。

3 工程概況

重慶市石新路站位于石新路與石小路交叉口處，1號出入口位于石橋鋪立交橋西北輔道北側(cè)，出入口斷面寬7.4 m，高5.6 ～10.0 m，洞頂圍巖厚度為1.0 ～4.46 m，該段隧道原始地貌為構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，后經(jīng)人工改造，現(xiàn)主要為人行道及市政道路。地勢整體平坦，地質(zhì)構(gòu)造位于化龍橋向斜西翼，無斷裂構(gòu)造發(fā)育。上覆覆蓋層厚2.2 m～6.0 m，下伏為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組厚層砂巖、砂質(zhì)泥巖互層。水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，類型主要為松散孔隙水和基巖裂隙水，上層滯水主要賦存于填土中，基巖裂隙水主要賦存于砂巖中，裂隙水水量稍大，多呈脈狀或串珠狀。

本文研究土層長55m、寬和高為37m，公路擋土墻橫截面尺寸為長13m、寬11m，擋土墻埋深3m，上部公路擋土墻土層厚9m。

4 數(shù)值模擬結(jié)果及分析

為了更好的模擬該工況的沉降規(guī)律，運用ABAQUS有限元軟件進行數(shù)值模擬分析，采用自動地應(yīng)力平衡計算方法。

地表沉降的影響因素有很多，本文選取隧道埋深單因素進行模擬分析，根據(jù)隧道最高點到上部公路擋土墻土層底部的距離為變量，僅選取了工況1m、3m、5m時的位移變化。

4.1 當(dāng)隧道距離公路擋土墻底部1m時，隧道上部的位移沉降量最大約-0.00549 m，隧道周圍的位移有較小變化約+0.00004 m，隧道下部的位移變化量約為+0.00220 m。（圖1）

圖1 工況1m位移圖

4.2 當(dāng)隧道距離公路擋土墻底部3m時，隧道上部的位移沉降量最大約-0.00438 m，隧道周圍的位移有較小變化約+0.00004 m，隧道下部的位移變化量約為+0.00114 m。（圖2）

圖2 工況3m位移圖

4.3 當(dāng)隧道距離公路擋土墻底部5m時，隧道上部的位移沉降量最大約-0.00356 m，隧道周圍的位移有較小變化約+0.00054 m，隧道下部的位移變化量約為+0.00055 m。（圖3）

圖3 工況5m位移圖

根據(jù)計算模擬結(jié)果可分析得到隨著隧道不同埋深的沉降規(guī)律，隨著隧道埋深的增加，隧道上部土體沉降值越來越小，且隨著深度增加沉降變化也越來越小。（圖4）

圖4 沉降變化柱狀圖

5 結(jié)論

5.1 根據(jù)結(jié)果可以明確知道當(dāng)隧道埋深距離擋土墻公路最底部高為1m時，隧道上部的位移沉降量最大約-0.00549 m。

5.2 當(dāng)隧道埋深距離擋土墻公路最底部高為3m時，隧道上部的位移沉降量最大約-0.00438 m。

5.3 當(dāng)隧道埋深距離擋土墻公路最底部高為5m時，隧道上部的位移沉降量最大約-0.00356 m。

5.4 隨著隧道埋深增加，隧道上方土層的沉降值越來越小，并且隨著深度的增加沉降值的變化量越來越小。