針對(duì)盾構(gòu)區(qū)間沿線的建（構(gòu)）筑物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源的識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分。并針對(duì)其中風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為“特別重大”的風(fēng)險(xiǎn)源，采用有限元軟件建立紅牌樓站—高升橋站區(qū)間盾構(gòu)隧道施工的三維數(shù)值模型，并重點(diǎn)分析地表位移、下方既有隧道位移分析、對(duì)既有橋墩和樁基的影響。最后，結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果和工程實(shí)際條件，提出針對(duì)盾構(gòu)隧道穿越風(fēng)險(xiǎn)源的一系列具有針對(duì)性的控制措施。研究結(jié)果表明：（1）盾構(gòu)左右線施工完成后地表沉降的最大值位于兩條盾構(gòu)隧道之間，表現(xiàn)為沿隧道的一條粗帶狀區(qū)域；盾構(gòu)施工到距橋墩最近時(shí)，對(duì)該位置的橋墩的變形受力影響最大。（2）數(shù)值分析的橋樁基礎(chǔ)豎向沉降在限定控制標(biāo)準(zhǔn)相鄰墩臺(tái)的差異沉降不超過20 mm范圍內(nèi)，是安全的。（3）數(shù)值結(jié)果橋樁基礎(chǔ)豎向沉降在限定控制標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，符合近接樁基礎(chǔ)水平位移控制標(biāo)準(zhǔn)允許值為6 mm的基本安全規(guī)定。

風(fēng)險(xiǎn)源； 數(shù)值模擬； 控制措施； 盾構(gòu)施工； 砂卵石地層

U455.43A

［定稿日期］2022-12-30

［作者簡(jiǎn)介］郭琪琪（1986—），男，本科，工程師，主要從事隧道及地下工程施工管理工作。

0 引 言

在隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管理方面，作為美國(guó)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)分析的代表人物Einstein.H.H ，研究了隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管理理論，講解了風(fēng)險(xiǎn)管理的相關(guān)規(guī)范和不同地鐵隧道的施工技術(shù)。Vik等人以挪威諾梅瑞克斯伯頓隧道工程為案例，對(duì)其環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了識(shí)別、分析與評(píng)價(jià)。

我國(guó)的風(fēng)險(xiǎn)管理在地下工程領(lǐng)域起步較晚，二十世紀(jì)末以來我國(guó)才陸續(xù)開展了地下安全風(fēng)險(xiǎn)管理工作。在中國(guó)，毛儒是最早接觸隧道風(fēng)險(xiǎn)管理理論的學(xué)者，介紹了發(fā)達(dá)國(guó)家隧道工程風(fēng)險(xiǎn)管理的經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展，闡述了風(fēng)險(xiǎn)管理的理論和各種管理流程的具體實(shí)施方法。隨后眾多學(xué)者具有代表性的著作問世，邊亦海根據(jù)混凝土襯砌構(gòu)件抗壓破壞目標(biāo)可靠值、和抗拉目標(biāo)破壞目標(biāo)可靠值的要求得出當(dāng)圍巖為Ⅰ～Ⅲ級(jí)時(shí)襯砌斷面的最小厚度，并且提出可以用荷載-結(jié)構(gòu)模式來計(jì)算一般淺埋、深埋、偏壓隧道襯砌的可靠度。吳賢國(guó)等［1］通過R=P×C的方法確定了長(zhǎng)江盾構(gòu)隧道的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，將對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的抽象認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為了定量的具體認(rèn)識(shí)，讓風(fēng)險(xiǎn)管理的目標(biāo)明確化，并且還講述了如何根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的風(fēng)險(xiǎn)分析工具。任強(qiáng)通過R=P×C定級(jí)法對(duì)北京地鐵4號(hào)線砂卵石盾構(gòu)施工的主要施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了定級(jí)評(píng)價(jià)，并且以土壓平衡盾構(gòu)為主要分析模型，建立了盾構(gòu)掘進(jìn)過程中的土倉壓力、推進(jìn)速度、排土量等參數(shù)的模型。Qianwei Xu等［2］以漂陽路站到曲陽路站的上海地鐵10號(hào)線盾構(gòu)隧道區(qū)間穿越四平路沙徑港大橋的群樁地基為背景提出一套妥善的樁基托換技術(shù)方案來確保隧道開挖期間橋梁的正常交通功能和結(jié)構(gòu)安全，同時(shí)對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行了一系列理論分析和數(shù)值模擬，以保證方案的合理性，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。崔玖江分析了盾構(gòu)隧道施工的主要風(fēng)險(xiǎn)，比如盾構(gòu)機(jī)的適應(yīng)性和可行性、盾構(gòu)進(jìn)出洞、隧道上浮等，并對(duì)每一種風(fēng)險(xiǎn)都提出了切實(shí)可行的規(guī)避措施，此外還對(duì)國(guó)內(nèi)外盾構(gòu)施工事故典型案例的產(chǎn)生原因進(jìn)行了詳細(xì)解釋。

本項(xiàng)目地處成都市繁華市區(qū)，沿線建（構(gòu)）筑物林立，道路車流量較大，施工外部環(huán)境復(fù)雜。盾構(gòu)區(qū)間在施工過程中毗鄰既有建（構(gòu)）筑物，與既有地鐵隧道長(zhǎng)距離并行，同時(shí)本項(xiàng)目所處市區(qū)地下管線較多，有污水管、雨水管、給水管、電力及電信管線等，存在較多的安全風(fēng)險(xiǎn)因此，有必要針對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)過程中穿越的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分，并在盾構(gòu)掘進(jìn)通過時(shí)采取有效的控制措施以確保地面建（構(gòu)）筑物及地下管線的安全。

1 工程概況

1.1 工程位置及范圍

10號(hào)線三期工程北起人民公園站，終點(diǎn)接入10號(hào)線一期太平園站（已建成運(yùn)營(yíng)），主要路線為：文翁路－武侯祠大街－高升橋路－佳靈路。左線全長(zhǎng)約5.9 km，右線全長(zhǎng)約5.7 km，均為地下線。共設(shè)車站5座，其中換乘站4座。10號(hào)線三期工程土建部分劃分為兩個(gè)工區(qū)，其中我單位承建土建二工區(qū)，包括三站三區(qū)間，武侯祠站（含）—高升橋站（含）—紅牌樓站（含）—太平園站（不含），工程地理位置如圖 1所示。

1.2 工程地質(zhì)、水文條件

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、野外調(diào)查及巖土工程勘察結(jié)果，成都地鐵10號(hào)線三期土建2工區(qū)工程沿線巖土種類較多。 巖性主要有三層結(jié)構(gòu)：第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml）：雜填土層；第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）：粉質(zhì)黏土層、黏質(zhì)粉土層、黏質(zhì)粉土層、細(xì)砂層、中砂層、卵石層；白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）：強(qiáng)風(fēng)化泥巖層、中等風(fēng)化泥巖層等。

標(biāo)段范圍內(nèi)除高升橋站—紅牌樓站區(qū)間下穿肖家河外，其余無地表水系。盾構(gòu)在里程ZDK25+345.730～ZDK25+373.957范圍內(nèi)下穿肖家河，肖家河河寬13.84 m，河底深度1 m，隧道頂部與河底豎向凈距約9.7 m；根據(jù)成都區(qū)域水文地質(zhì)資料及地下水的賦存條件，地下水主要有三種類型：一是賦存于黏性土層之上填土層中的上層滯水，二是第四系砂、卵石層的孔隙潛水，三是白堊系灌口組紫紅色泥巖中的基巖裂隙水。

1.3 風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間線路及建筑概況

1.3.1 線路概況

（1）高升橋站—紅牌樓站區(qū)間起于武侯祠大街西側(cè)，至紅牌樓廣場(chǎng)附近設(shè)置的紅牌樓站。線路出站沿武侯祠大街往西南前行，于一環(huán)路附近分別上跨既有5號(hào)線、既有3號(hào)線，線路主要沿著既有道路下方敷設(shè)。左線長(zhǎng)1 228.608 m；右線長(zhǎng)1 227.049 m；本區(qū)間設(shè)置兩座聯(lián)絡(luò)通道。盾構(gòu)段正線線路平面最小曲線半徑為700 m，最大坡度為±28‰，最小坡度為±2‰，線間距6.00～20.03 m，隧頂最小覆土深度約5.18 m，最大覆土深度約18.30 m。區(qū)間正線采用盾構(gòu)法施工，聯(lián)絡(luò)通道采用礦山法施工。

（2）紅牌樓站—太平園站區(qū)間出紅牌樓站后，下穿紅牌樓站（3號(hào)線）D出入口通道，然后側(cè)穿紅牌樓廣場(chǎng)，并長(zhǎng)距離與既有3號(hào)線、220KV電力隧道平行敷設(shè)，下穿紅星美凱龍家具廣場(chǎng)后，左線接入10號(hào)線一期太平園站盾構(gòu)預(yù)留接口，右線接入盾構(gòu)接收井（三期新建），10號(hào)線三期盾構(gòu)接收井與10號(hào)線一期泄壓井之間采用礦山法暗挖隧道連通。線路主要沿著既有道路下方敷設(shè)。

1.3.2 建筑概況

高升橋站—紅牌樓站區(qū)間，區(qū)間由紅牌樓站小里程端頭出發(fā)后，側(cè)穿紅牌樓高架橋樁基礎(chǔ)，正/側(cè)穿220 kV電力隧道，側(cè)穿藍(lán)鴻大酒店，側(cè)穿城南商住樓，正穿高升橋路橋、肖家河，側(cè)穿廣福橋街32號(hào)院，側(cè)穿紅牌樓小學(xué)操場(chǎng)圍墻，上跨既有3號(hào)線，上跨既有5號(hào)線后達(dá)到高升橋站小里程端頭。高升橋站—紅牌樓站區(qū)間平面見圖 2。

2 模型建立及數(shù)值模擬方法

本文采用MIDAS GTS/NX有限元軟件，針對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)下穿高升橋立交橋、上跨既有地鐵5號(hào)線這一過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，并重點(diǎn)分析盾構(gòu)掘進(jìn)過程中既有橋墩結(jié)構(gòu)的受力位移情況，分析所得結(jié)果對(duì)實(shí)際施工控制措施得制定具有重要的參考意義。

2.1 基本假定

本次數(shù)值計(jì)算假定：

（1）假定同一層土體是連續(xù)、均勻的且呈水平層狀分布的各向同性體。

（2）將土體簡(jiǎn)化成理想的彈塑性體，土體采用摩爾-庫倫彈塑性本構(gòu)模型。

（3）不考慮隧道盾構(gòu)施工過程中的時(shí)間效應(yīng)，假定土體和其他結(jié)構(gòu)的變形與受力情況只與荷載有關(guān)，忽略土體的蠕變和固結(jié)效應(yīng)。

（4）假定隧道盾構(gòu)開挖時(shí)堵水已完成，不考慮地下水的滲流作用的影響，只考慮地下水對(duì)土體容重的影響。

（5）土體的初始應(yīng)力場(chǎng)只考慮自重應(yīng)力，不考慮土體構(gòu)造應(yīng)力。

（6）假定不同土層之間不存在相對(duì)滑移現(xiàn)象，且它們之間位移協(xié)調(diào)，不設(shè)置接觸面參數(shù)。

（7）假定隧道襯砌與土體之間不存在脫離現(xiàn)象，兩者之間是協(xié)調(diào)變形的。

（8）忽略拼裝方式對(duì)襯砌管片的影響，忽略接頭效應(yīng)對(duì)盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)剛度整體的影響。

（9）將橋梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成理想的線彈性材料，橋墩、承臺(tái)以及橋梁梁體采用實(shí)體單元模擬，樁基采用植入式梁?jiǎn)卧M。

（10）將管片和盾殼簡(jiǎn)化成理想的線彈性材料，采用板單元模擬。

2.2 計(jì)算參數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)說明、施工組織報(bào)告和查閱相關(guān)資料，滿足簡(jiǎn)化計(jì)算的需要，土體按均勻?qū)訝罘植?，土體具體參數(shù)見表 1，結(jié)構(gòu)參數(shù)見表 2。

2.3 數(shù)值模型建立

采用MIDAS有限元軟件模擬，其中10號(hào)線、5號(hào)線隧道直徑均為5.4 m，襯砌厚0.3 m，注漿厚0.3 m，考慮到計(jì)算時(shí)的邊界效應(yīng)以及軸對(duì)稱情況，確定模型的為：83 m×30 m×55 m（長(zhǎng)×寬×高）如圖3、圖4所示。

2.4 荷載布施

本次數(shù)值模擬中主要考慮兩部分荷載：一部分是自重；一部分是盾構(gòu)施工荷載。

（1）自重荷載。

（2）盾構(gòu)施工荷載。

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程對(duì)掌子面產(chǎn)生的壓力是維持掌子面穩(wěn)定的重要因素之一，為了保證隧道盾構(gòu)施工的正常進(jìn)行，減少對(duì)土體的擾動(dòng)作用，盾構(gòu)施工應(yīng)維持盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)壓力與掌子面正面土壓力之間的平衡。根據(jù)施工資料，掘進(jìn)壓力取值為0.34 MPa，為均布荷載，盾構(gòu)隧道施工中掘進(jìn)壓力的模擬形式見圖 5。

2.5 施工階段模擬

（1）土體在自身重力的作用下達(dá)到初始應(yīng)力平衡狀態(tài)﹐在初始地應(yīng)力運(yùn)算階段后設(shè)置位移歸零。

（2）鈍化預(yù)計(jì)將開挖隧道內(nèi)的土體單元并激活盾殼，開挖足夠盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度后激活襯砌單元材料。開挖過程中逐步激活和鈍化掘進(jìn)壓力，同時(shí)按階段要求在盾尾施加注漿壓力并鈍化盾殼，完成1環(huán)的掘進(jìn)。

（3）如此往復(fù)，直至完成全部開挖。模擬步驟如圖 6所示。

3 計(jì)算結(jié)果及分析

在本工程中，主要是通過分析地表、土體的沉降、盾構(gòu)隧道的位移變形、下方既有隧道的位移變形以及既有立交橋樁的各方向偏移，通過位移數(shù)據(jù)值來判斷該工程是否符合安全、穩(wěn)定性要求，并且借此分析新建隧道對(duì)既有隧道、立交橋樁的影響。

3.1 地表位移分析

選取了IS、S5、S10、S15、S20、S25、S30、S31對(duì)地表沉降進(jìn)行觀測(cè)，在施工過程中，整個(gè)地表的位移都與施工進(jìn)程位置保持同步。在地表鄰近土體內(nèi)的最大沉降為7.05 mm（S30），最大隆起為1.586 mm（S10）；最終最大沉降為5.568 mm，最終最大隆起為1.322 mm，均在安全控制范圍內(nèi)，對(duì)盾構(gòu)施工安全性、穩(wěn)定性無重大影響。如圖 7所示。

3.2 土體位移分析

由于區(qū)間內(nèi)盾構(gòu)施工緊鄰既有隧道以及立交橋樁基礎(chǔ)，在分析盾構(gòu)周圍土體位移時(shí)不僅需要考慮Z方向位移，還要考慮施工是否會(huì)對(duì)河道鄰近土體、建筑物產(chǎn)生影響，即水平向位移（模型中為X方向位移）。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，將盾構(gòu)周圍土體豎向位移控制范圍設(shè)定為20 mm以內(nèi)，將盾構(gòu)周圍土體水平位移控制范圍設(shè)定為15 mm以內(nèi)。

選取了IS、S5、S10、S15、S20、S25、S30、S31對(duì)地表沉降進(jìn)行觀測(cè)，圖 8為位移變化趨勢(shì)，隧道周圍土體在各階段內(nèi)的水平位移均處于14～15 mm；施工過程中豎向最大沉降為17.459 mm（S30），最大隆起為18.412 mm（S10）；最終豎向最大沉降為15.236 mm，最終最大隆起為17.684 1 mm。均在安全控制范圍內(nèi)，對(duì)盾構(gòu)施工安全性、穩(wěn)定性無重大影響。

3.3 盾構(gòu)位移分析

選取了IS、S5、S10、S15、S20、S25、S30、S31，在各個(gè)施工階段中，X方向位移考慮隧道內(nèi)邊緣監(jiān)測(cè)點(diǎn)位位移，Z方向考慮拱底、拱頂位移。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，將盾構(gòu)豎向位移控制范圍設(shè)定為20 mm以內(nèi)，將盾構(gòu)水平位移控制范圍設(shè)定為15 mm以內(nèi)。

圖9、圖 10為位移變化趨勢(shì)。可見盾構(gòu)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位向X方向位移均處于14～15 mm；施工過程中拱頂最大沉降為-15.236 mm（S31），拱底最大隆起為18.412 mm（S10）；最終沉降為-15.236 mm，最終隆起為17.684 mm。均在安全控制范圍內(nèi)，對(duì)盾構(gòu)施工安全性、穩(wěn)定性無重大影響。

由圖9、圖10可以看出，無論是X方向還是Z方向，前五個(gè)施工過程中，每個(gè)方向的位移變化都非常明顯。其原因是前期在開挖過程中沒有及時(shí)進(jìn)行注漿支護(hù)，使得拱頂處產(chǎn)生較大的沉降、拱底處產(chǎn)生了較大的隆起，以及盾構(gòu)隧道兩側(cè)也產(chǎn)生了較大的擠壓變形。在第五個(gè)施工階段后，各位移變形量趨于平穩(wěn)，X方向位移、盾構(gòu)隆起停止增大并開始減小，沉降量在最后兩個(gè)施工步驟有較大的變化，但總體趨勢(shì)變化不大。

3.4 下方既有隧道位移分析

通過分析計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)下方既有隧道在X方向、Y方向、Z方向均存在位移，但X方向、Y方向的位移在各個(gè)階段均小于0.01 mm，因此在分析過程中只考慮其Z方向位移，且隧道沉降在各個(gè)階段也均小于0.01 mm，因此只考慮Z方向隆起。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，將下方既有隧道位移控制范圍設(shè)定為6 mm以內(nèi)。

圖11為通過記錄所有施工階段的下方既有隧道Z方向隆起趨勢(shì)的折線。由圖11可見，在施工過程中，最大隆起為0.481 mm（S26），最終隆起為0.474 mm。均在安全控制范圍內(nèi)，對(duì)盾構(gòu)施工安全性、穩(wěn)定性無重大影響。

根據(jù)圖11所示，Z方向隆起的位移總體來說是隨著施工階段的進(jìn)行逐步增加，在前十個(gè)與后十個(gè)施工步驟中，位移值變化得非常平緩，前十個(gè)施工步驟所造成的位移不超過0.1 mm，而后十個(gè)施工步驟中不僅位移沒有增加，反而有輕微的減小。但在S10-S20中間的十個(gè)施工步驟中，Z方向隆起位移有一個(gè)激增的過程，從0.078 1 mm增大到了0.448 1 mm。

綜合考慮，造成該現(xiàn)象的原因是由于下方的既有線路與新建隧道是在空間中處于垂直的分布方式，前十個(gè)與后十個(gè)施工步驟所涉及到的開挖、注漿部分都與下方既有隧道距離較遠(yuǎn)，影響不大。而S10-S20所涉及到的，19～40號(hào)襯砌、19～40號(hào)開挖土體距離下方既有隧道距離較近，在施工過程中的掘進(jìn)壓力以及襯砌、土體的自重對(duì)下方隧道產(chǎn)生了影響。

3.5 既有立交橋樁位移分析

通過分析計(jì)算可發(fā)現(xiàn)，既有立交橋樁在施工過程中，其X、Y、Z三個(gè)方向均存在位移，且X、Y方向偏移量及其變化量較大，Z方向偏移量平均值為0.2 mm，不足X、Y方向偏移量十分之一。因此在本節(jié)中將詳細(xì)分析X、Y方向的位移的最值及變化趨勢(shì)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，將既有立交橋樁位移控制范圍設(shè)定為6 mm以內(nèi)。

3.5.1 X方向位移分析

圖12為通過記錄所有施工階段的下方既有隧道Z方向隆起趨勢(shì)的折線。由圖12可見，在整個(gè)施工過程中，X方向存在正向與負(fù)向偏移，X方向最大負(fù)向偏移為-2.647 mm（S30），最大正向偏移為1.537 mm（S31）；最終負(fù)向偏移為2.615 mm，最大正向偏移為1.537 mm。均在安全控制范圍內(nèi)，對(duì)盾構(gòu)施工安全性、穩(wěn)定性無重大影響。

立交橋樁的X正方向位移在32個(gè)施工步驟中總體是穩(wěn)步上升的，而負(fù)方向的偏移在前15個(gè)施工步驟中穩(wěn)步增加，在S15中達(dá)到了極值0.73 mm，但在之后的五個(gè)施工階段中急劇下降，在S21中降至0.148 mm.之后又急劇上升，在S30時(shí)升至最大值2.647 mm。負(fù)方向偏移整體呈現(xiàn)反常態(tài)勢(shì)。

結(jié)合圖形分析，根據(jù)立交橋樁與新建盾構(gòu)隧道在空間中的相對(duì)位置分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)該反常態(tài)的原因在于兩側(cè)樁基礎(chǔ)在不同的時(shí)間段發(fā)生的偏移的不同方向。由于圖7～圖13的數(shù)據(jù)均來自于各個(gè)階段的最值，而IS-S15階段的負(fù)向最值來自于靠近右線的樁基礎(chǔ)，該樁基礎(chǔ)距離29號(hào)、30號(hào)襯砌與土體最接近，因此在第S15達(dá)到了偏移的極值。在之后的五個(gè)施工階段中，樁基礎(chǔ)的偏移兩側(cè)反向，因此才會(huì)出現(xiàn)偏移量急劇減少的趨勢(shì)。而S15之后的負(fù)向最值來自于左線附近的樁基礎(chǔ)，該樁基礎(chǔ)較為靠近左線的尾部，因此在最后十個(gè)施工階段會(huì)發(fā)生急劇上升的趨勢(shì)。由此可見，新建盾構(gòu)隧道會(huì)對(duì)周圍的樁基礎(chǔ)產(chǎn)生一定影響，并且離開挖位置更近的樁基礎(chǔ)會(huì)產(chǎn)生更大的水平偏移。

3.5.2 Y方向位移分析

圖13為位移變化趨勢(shì)。根據(jù)結(jié)果分析，由圖13可見，在整個(gè)施工過程中，Y方向僅存在負(fù)向偏移，Y方向最大負(fù)向偏移量為1.697 mm（S23）；最終負(fù)向偏移為1.690 mm均在安全控制范圍內(nèi)，對(duì)盾構(gòu)施工安全性、穩(wěn)定性無重大影響。

立交橋樁的Y負(fù)方向位移在32個(gè)施工步驟中，有少量的反常增減情況，如S15-S20，但總體是穩(wěn)步上升的，由此可見，新建盾構(gòu)隧道不會(huì)在開挖方向上對(duì)既有樁基礎(chǔ)產(chǎn)生太大的影響。

3.5.3 偏移角度計(jì)算

根據(jù)分析的數(shù)據(jù)，將最后一個(gè)施工步驟，既S31中X正負(fù)兩個(gè)方向、Y負(fù)方向方向的偏移數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行偏移角的正切值計(jì)算。計(jì)算原理如圖14所示，計(jì)算數(shù)據(jù)：X負(fù)向偏移值為2.615 mm，X正向偏移值為1.537 mm，Y負(fù)向偏移值為1.690 mm，立交橋樁長(zhǎng)度為55 m。

通過以上數(shù)據(jù)及方法，求出X負(fù)向偏移角正切值為0.000 095 2，X正向偏移角正切值為0.000 055 8，Y負(fù)向偏移角正切值為0.000 061 5；進(jìn)而求得X負(fù)向偏移角為0.005 4°，X正向偏移角為0.003 1°，Y負(fù)向偏移角為0.003 5°。

通過以上計(jì)算結(jié)果可看出，三個(gè)方向的偏移角角度都非常小，符合安全、穩(wěn)定的施工要求。可知該工程中新建盾構(gòu)隧道施工對(duì)既有立交橋樁的擾動(dòng)較小。

4 盾構(gòu)施工穿越風(fēng)險(xiǎn)源控制措施

4.1 建構(gòu)筑物加固措施

高升橋站—紅牌樓站區(qū)間在ZDK25+345.730～ZDK25+373.957，左右線均下穿肖家河，肖家河河寬13.84 m，河底深度1 m，河道基礎(chǔ)之間底部設(shè)置C15混凝土護(hù)底和C25混凝土支撐底，隧道頂部與河底豎向凈距約9.7 m，區(qū)間隧道所處地層為卵石土層，見圖15。

施工方案：

（1）盾構(gòu)通過前對(duì)路橋前后3 m（河道外側(cè)）進(jìn)行預(yù)注漿加固。

（2）盾構(gòu)不停機(jī)通過。

（3）管片上增設(shè)注漿孔，對(duì)管片外上部180°范圍內(nèi)進(jìn)行3 m周邊地層進(jìn)行注漿加固。

（4）加強(qiáng)監(jiān)控測(cè)量，實(shí)行信息化施工。

4.2 穿越建構(gòu)筑物應(yīng)急預(yù)案

由于本工程隧道線路主要在道路下方，因此隧道上方地表出現(xiàn)沉陷事故或滯后沉降時(shí)，應(yīng)盡量降低對(duì)地面交通、車輛、行人的安全影響。

（1）盾構(gòu)嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)及技術(shù)交底施工。

（2）當(dāng)建筑物監(jiān)測(cè)變形有異常情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，掌握變形趨勢(shì)。

（3）當(dāng)建筑物變形趨于惡化時(shí)，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

（4）一旦出現(xiàn)地表沉陷時(shí)，立即對(duì)地面道路進(jìn)行交通疏解，避免車輛行人靠近坍坑。

（5）立即組織對(duì)坍坑進(jìn)行回填處理，防止坍坑擴(kuò)大。

（6）上報(bào)地鐵公司、派出所和居委會(huì)，協(xié)助疏散住戶。

（7）立即組織對(duì)建筑物地基加固。在建筑物體周圍5.0 m范圍內(nèi)采用注漿進(jìn)行加固土體，地面注漿材料采用純水泥漿，注漿壓力0.2～0.4 MPa，土體加固深度為8.0" m。

（8）進(jìn)行洞內(nèi)注漿加固采用水泥+水玻璃雙液漿，注漿壓力0.2～0.4 MPa。

盾構(gòu)施工過程中，進(jìn)行系統(tǒng)、全面的監(jiān)控測(cè)量，實(shí)行信息化施工。

4.3 建（構(gòu)）筑物事故應(yīng)急措施

（1）當(dāng)建筑物監(jiān)測(cè)變形有異常情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，掌握變形趨勢(shì)。

（2）當(dāng)建筑物變形趨于惡化時(shí)，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

（4）立即組織對(duì)建筑物地基加固。在建筑物影響范圍內(nèi)打孔注漿，地面注漿材料采用純水泥漿，注漿壓力0.2～0.4 MPa。

（5）進(jìn)行洞內(nèi)二次注漿加固，采用水泥+水玻璃雙液漿。注漿壓力0.2～0.4 MPa。

5 結(jié)論

針對(duì)盾構(gòu)區(qū)間沿線的建（構(gòu)）筑物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源的識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分。并針對(duì)其中風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為“特別重大”的風(fēng)險(xiǎn)源，采用MIDAS GTS/NX有限元軟件建立該區(qū)段盾構(gòu)隧道施工高升橋站—紅牌樓站的三維數(shù)值模型，并重點(diǎn)分析對(duì)既有橋墩和樁基的影響。最后，結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果和工程實(shí)際條件，提出針對(duì)盾構(gòu)隧道穿越風(fēng)險(xiǎn)源的一系列具有針對(duì)性的控制措施。主要研究結(jié)論：

（1）結(jié)合本項(xiàng)目，針對(duì)盾構(gòu)區(qū)間沿線的建（構(gòu)）筑物以及地下管線等風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行了識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分，其中，下穿高升橋立交橋樁基的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為“特別重大”。結(jié)合數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)施工情況，針對(duì)盾構(gòu)隧道施工穿越建（構(gòu)）筑物和地下管線分別提出了控制措施，以用于指導(dǎo)實(shí)際施工。

（2）采用數(shù)值模擬的方式模擬了盾構(gòu)隧道施工高升橋站—紅牌樓站區(qū)間，并重點(diǎn)分析施工過程的地表沉降、樁基的變形和位移。得出了，盾構(gòu)左右線施工完成后地表沉降的最大值位于兩條盾構(gòu)隧道之間，表現(xiàn)為沿隧道的一條粗帶狀區(qū)域；盾構(gòu)施工到距橋墩最近時(shí)，對(duì)該位置的橋墩的變形受力影響最大。

（3）近接樁基礎(chǔ)沉降控制標(biāo)準(zhǔn)按照GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》取相鄰墩臺(tái)的差異沉降不超過20 mm，本次數(shù)值結(jié)果得橋樁基礎(chǔ)豎向沉降在限定控制標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，是安全的。

（4）近接樁基礎(chǔ)水平位移控制標(biāo)準(zhǔn)按照J(rèn)GJ 94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》取單樁水平位移允許值為6 mm。本次數(shù)值結(jié)果橋樁基礎(chǔ)豎向沉降在限定控制標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，符合基本安全規(guī)定。

參考文獻(xiàn)

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