地面超載對下方地鐵隧道二襯結(jié)構(gòu)的影響分析

陳惠磊

摘?要：采用數(shù)值模擬方法，分析隧道上方超載的作用對下方地鐵隧道二襯結(jié)構(gòu)的受力影響，結(jié)果表明：在基坑JK1、JK2 區(qū)段側(cè)上方超載40kPa，將導(dǎo)致隧道二襯的結(jié)構(gòu)彎矩發(fā)生明顯改變。目前階段尚未開挖土臺，故土體對左線隧道的側(cè)向約束較大，且基坑側(cè)上方超載的相當(dāng)部分荷載直接傳遞給了雙排樁結(jié)構(gòu)，故JK2 區(qū)段側(cè)上方超載對隧道二襯的結(jié)構(gòu)彎矩影響相對較小。

關(guān)鍵詞：地面超載地鐵隧道二襯結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TU457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）10（a）-0144-02

某項目位于某市火車站東側(cè)，由于地鐵一號線隧道結(jié)構(gòu)位于基坑?xùn)|側(cè)，隧道上方的空地靠近項目施工場地的一個出入口處，基坑施工過程存在超載的條件，且發(fā)現(xiàn)存在混凝土攪拌運輸車、混凝土泵車以及出土車出現(xiàn)在該空地。

因此，本文采用數(shù)值模擬[1-3]手段，分析隧道上方超載的作用對下方地鐵隧道二襯結(jié)構(gòu)的受力影響，為了便于計算模型取為大面積超載40kPa，以確保地鐵隧道的結(jié)構(gòu)安全，確保地鐵的正常運營。

1 工程概況

項目設(shè)兩層地下室，局部為三層，基坑工程周長約為766.5m，開挖面積約為29393m2，基坑整體開挖深度為8.4～14.7m，與北側(cè)A1 區(qū)基坑的最小水平距離約為35.0m，如圖1。

項目基坑工程采用了多種基坑支護(hù)形式，主要包括：放坡加土釘、雙排樁、角撐和排樁加錨索。其中基坑北側(cè)GH 區(qū)段采取φ1200@1400鉆孔樁+3道預(yù)應(yīng)力錨索，基坑北面JK-1 區(qū)段采用φ1200@1400鉆孔樁+3道角撐支護(hù)；基坑北面JK-2 區(qū)段采用φ1200雙排旋挖樁支護(hù)，前排樁（φ1200@1400）+后排樁（φ1200@1400），前后排樁采用1000mm厚的壓頂板連接，后排樁與地鐵隧道的凈距不小于5.0m，JK-3區(qū)段基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式與JK-2區(qū)段基本相同。

基坑開挖深度：北側(cè)JK-1 區(qū)段開挖深度12.6m，JK-2 區(qū)段為塔樓區(qū)，開挖深度為10.2m，JK-3區(qū)段為裙樓區(qū)，開挖深度為8.4m。地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)緊鄰基坑?xùn)|側(cè)，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外排樁外側(cè)壁距離左線隧道結(jié)構(gòu)外壁約為5.8～13.6m，內(nèi)排樁內(nèi)側(cè)壁距離左線隧道結(jié)構(gòu)外壁約為8.0～14.8m，而一號線區(qū)間隧道埋深約為2.5～6.0m。

綜合項目地塊巖土工程勘察報告和緊鄰地鐵一號線區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)周邊的工程地質(zhì)資料分析，認(rèn)為：緊鄰JK-1區(qū)段和JK-2 區(qū)段地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)埋深淺，隧道上方覆土最深約為6.0m，隧道的結(jié)構(gòu)型式為分離式淺埋暗挖馬蹄形隧道結(jié)構(gòu)，隧道結(jié)構(gòu)的側(cè)向地層主要為可塑和硬塑的殘積粘土層，而底部基本位于全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖和強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

3 數(shù)值計算

混凝土泵車在進(jìn)行泵筑混凝土?xí)r會對地面產(chǎn)生一定的振動影響，模擬中并未考慮振動的影響作用。

表1為地面超載條件下基坑JK-1、JK-2區(qū)段對應(yīng)的區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)的軸力、彎矩和剪力變化情況。圖2、圖3分別為基坑JK-1區(qū)段和JK-2區(qū)段對應(yīng)的有限元計算整體模型，圖4為緊鄰的地鐵一號線區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)有限元模型。可以看出，JK-1 區(qū)段和JK-2區(qū)段基坑與隧道之間的地面發(fā)生超載時，緊鄰的隧道二襯結(jié)構(gòu)彎矩、軸力和剪力均發(fā)生了改變，且JK-1區(qū)段對應(yīng)的隧道結(jié)構(gòu)受力改變更加明顯，其中地面超載對隧道二襯結(jié)構(gòu)彎矩的增量為19.2kN·m，而JK-2區(qū)段對應(yīng)的隧道二襯變化較小的原因是該區(qū)段基坑為雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，地面的超載作用一部分被雙排樁所承擔(dān)。因此，地面超載作用將會對下方的一號線隧道二襯結(jié)構(gòu)造成一定的影響，應(yīng)當(dāng)引起重視。

4 結(jié)語

在基坑JK1、JK2區(qū)段側(cè)上方超載40kPa，將導(dǎo)致隧道二襯的結(jié)構(gòu)彎矩發(fā)生明顯改變，其中JK1區(qū)段隧道二襯結(jié)構(gòu)彎矩的最大增量為19kN·m/m，最大增量部位約在十一點位置；JK2區(qū)段由于采用雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，且基坑內(nèi)側(cè)預(yù)留了土臺，目前階段尚未開挖土臺，故土體對左線隧道的側(cè)向約束較大，且基坑側(cè)上方超載的相當(dāng)部分荷載直接傳遞給了雙排樁結(jié)構(gòu)，故JK2區(qū)段側(cè)上方超載對隧道二襯的結(jié)構(gòu)彎矩影響相對較小，二襯結(jié)構(gòu)彎矩的最大增量為8kN·m/m，十一點位置的最大增量為5kN·m/m。

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