盾構(gòu)隧道下穿高鐵工程保護措施及影響分析

彭拔

摘 要 地鐵工程朝陽站～慶豐站區(qū)間于武廣高鐵流溪河特大橋里程DK2188+310.78～ DK2188+376.18間下穿，地鐵區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工，下穿應(yīng)采取相關(guān)保護措施。本文結(jié)合實際情況，借助數(shù)值模擬計算，對盾構(gòu)下穿高鐵的影響進行分析并對要采取的保護措施進行分析論證。

關(guān)鍵詞 流溪河特大橋;武廣高鐵;盾構(gòu)下穿;隔離樁

1工程概況

朝陽～慶豐站區(qū)間左線長2563.201m，右線長2577.184m，設(shè)置一座中間風(fēng)井以及 4個聯(lián)絡(luò)通道。區(qū)間隧道下穿武廣高鐵流溪河特大橋，采用盾構(gòu)施工，平面交角約為50°，分別下穿263#、264#、265#橋墩間跨孔，離橋樁最小距離約4.5m。

2工程地質(zhì)和水文地質(zhì)

本場地為珠江三角洲沖洪積平原地貌，地形較為平坦。場地圍內(nèi)地層為填土、海陸交接沉積層、沖洪積砂（土）層、第四系殘積土層、碳系巖石風(fēng)化帶及土洞、溶洞等。場地地下水主要有砂石層間的孔隙水、碎屑巖裂縫中的裂隙水及碳酸鹽類巖石的裂隙巖溶水[1]。

3盾構(gòu)隧道下穿高鐵工程的保護措施

3.1 采取的措施

在隧道與高鐵橋梁樁基之間增設(shè)隔離樁可以有效地減小隧道對其的影響，原因主要包括以下幾個方面：

（1）盾構(gòu)施工時，受到推力的土體會發(fā)生傾斜位移，可以通過設(shè)置隔離樁隔斷和阻礙土體變形作用，減小盾構(gòu)施工對周邊地層的擾動和地表沉降 。

（2）盾構(gòu)施工時，受到壓力的土體發(fā)生變形后，會出現(xiàn)豎向沉降的現(xiàn)象，而隔離樁與土體摩擦力會阻礙土體下沉，阻斷周圍土體，防止大面積沉降。

（3）對隔離樁保護范圍進行袖閥管注漿能夠很好地改良土體，而隔離樁亦可以降低袖閥管在注漿時對橋樁的影響。

3.2 隔離樁設(shè)計

采用直徑為600mm隔離樁，間距750mm，樁底至微風(fēng)化層且不小于隧道底以下2m，若遇溶洞適當(dāng)加深;在區(qū)間距離橋梁樁基礎(chǔ)較近端和較遠端，超出承臺邊緣延伸約10m，具體布置情況如圖1所示[2]。

4區(qū)間下穿對武廣高鐵運營安全的影響分析

4.1 分析方法：有限元分析

MIDAS GTS是一種“巖土隧道結(jié)構(gòu)專用有限元分析軟件”，為研究分析巖石土壤的性質(zhì)、模擬工程建筑而設(shè)計的一款軟件。本次采用該軟件進行計算。

4.2 邊界條件及模型、參數(shù)選取

為了減少邊界效應(yīng)影響，模型寬度取承臺邊緣外擴3倍隧道洞寬，模型豎向影響范圍取樁基深度2倍，數(shù)值模型尺寸為：140m（長）×100m（寬）×65m（高）。

選用摩爾—庫侖彈塑性本構(gòu)模型，結(jié)構(gòu)選用彈性本構(gòu)模型，參考工程資料選取巖土體物理力學(xué)參數(shù)值，分別建立武廣高鐵263#、264#、265#號橋墩與盾構(gòu)隧道模型[3]。

4.3 模擬計算結(jié)果及分析

根據(jù)數(shù)值模擬計算結(jié)果，263#、264#、265#橋墩樁承臺頂部總位移最大值分別為1.05mm、1.31mm、1.37mm，均小于武廣高鐵橋梁結(jié)構(gòu)變形控制標(biāo)準(zhǔn)3mm。綜上所述，采用隔離樁措施對該處盾構(gòu)下穿武廣高鐵的影響是基本可控的。

5結(jié)束語

（1）盾構(gòu)隧道下穿高鐵橋梁工程時，采用合理布設(shè)隔離樁措施，可以有效保障工程安全和隧道的質(zhì)量。

（2）通過有限元數(shù)值模擬分析，得出隔離樁措施對間距不足一倍隧道洞徑盾構(gòu)下穿高鐵橋梁的影響是基本可控的。

此外，施工組織需充分利用高鐵運營天窗時間，且實施方案應(yīng)取得高鐵主管部門的批準(zhǔn)。

參考文獻

[1] 余濤.地鐵區(qū)間盾構(gòu)下穿密集房屋群的三維有限元分析[J].廣東土木與建筑，2020，27（2）：38-42，58.

[2] 郅建國，夏正茂，陳兵.不同防護措施下盾構(gòu)下穿施工對既有橋梁結(jié)構(gòu)物的影響研究[J].交通節(jié)能與環(huán)保，2019，15（6）：110-114.

[3] 宋旭輝.盾構(gòu)隧道下穿既有高鐵橋梁樁基及普鐵路基數(shù)模擬分析[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2018.