盾構(gòu)區(qū)間側(cè)穿既有高架橋影響分析

關(guān)鍵詞：隧道;數(shù)值模擬;變形

0 引言

隨著我國城市軌道交通不斷發(fā)展，立體化交通網(wǎng)絡(luò)日益完善，綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、客流等指標(biāo)，地鐵區(qū)間穿越既有高架橋情況不可避免。盾構(gòu)區(qū)間施工過程中如造成橋梁基礎(chǔ)不均勻沉降，將導(dǎo)致橋梁內(nèi)力重分布，對既有高架橋梁的運(yùn)營安全造成影響，因此有必要對盾構(gòu)隧道穿越既有高架橋施工帶來大的影響進(jìn)行分析，提出針對性措施，確保區(qū)間隧道施工期間高架橋安全運(yùn)營[1]。

1 工程概況

區(qū)間穿越橋梁為互通式立交，由一座主橋及兩座通道橋組成。主橋?yàn)槿珙A(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，沿車行中線兩側(cè)分為兩個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)為單箱三室，跨徑分別為25m、36.8m、25m，梁高1.5m，橋?qū)?5.7m。橋梁下部結(jié)構(gòu)，邊墩為橋臺樁基礎(chǔ)，中墩為墩接承臺裝基礎(chǔ)，區(qū)間距離橋樁最近水平距離為5.1m。

盾構(gòu)區(qū)間穿越橋梁處區(qū)間覆土約17.64m。盾構(gòu)區(qū)間外徑6.4m，內(nèi)徑5.8m，穿越處縱坡為5‰上坡。盾構(gòu)區(qū)間施工步序?yàn)椋憾軜?gòu)機(jī)由盾構(gòu)始發(fā)橫通道首先進(jìn)行左線始發(fā)，由小里程向大里程端掘進(jìn)，至盾構(gòu)接收井后吊出;將盾構(gòu)機(jī)運(yùn)回至盾構(gòu)始發(fā)井進(jìn)行右線始發(fā)，于盾構(gòu)接收井接收吊出。

區(qū)間穿越地層主要為圓礫、卵石及粉質(zhì)黏土層。潛水水位20.12m，位于區(qū)間結(jié)構(gòu)頂上約2m，層間水位9.53m，位于去加結(jié)構(gòu)底下約3.7m。

2.1模型建立

采用MIDAS GTS NX有限元軟件，研究盾構(gòu)區(qū)間施工對橋梁結(jié)構(gòu)的影響。根據(jù)“圣維南”原理，考慮施工影響，模型尺寸為204（m）×110（m）×60（m），共41386個(gè)單元，18752個(gè)節(jié)點(diǎn)[1]。其中橋梁墩柱及基礎(chǔ)的網(wǎng)格尺寸為1m。模型左、右邊及底部僅施加限制其法向位移的約束，地表為自由面，不施加約束。

2.2 計(jì)算假定

（1）實(shí)際地層是復(fù)雜起伏的，呈各向異性。本次計(jì)算假定土體是水平分層的，且土體采用各向同性的彈塑性體單元模擬。

2）實(shí)際地層中土層中夾雜了很多軟弱巖層，但在軟件計(jì)算中，土層中的軟弱夾層會嚴(yán)重影響計(jì)算的收斂性和準(zhǔn)確性，因此數(shù)值計(jì)算中只取有代表性的土體。

3數(shù)值仿真結(jié)果分析

基于建立的有限元模型，模擬盾構(gòu)區(qū)間穿越高架橋掘進(jìn)過程，得到橋梁變形情況如圖3及圖4所示。

4 結(jié)論

（1）區(qū)間側(cè)穿橋梁造成地表沉降最大值、主橋均勻豎向沉降值、連續(xù)梁相鄰基礎(chǔ)差異沉降值、墩柱及臺身新增傾斜度、橋臺橫向差異沉降值均小于控制標(biāo)準(zhǔn)。

（2）因橋梁在運(yùn)行過程橋墩、臺已存在某些沉降的可能性。施工過程中應(yīng)有滿足設(shè)計(jì)要求切實(shí)可行的施工組織方案，并進(jìn)行第三方監(jiān)測，并制定緊急情況處理預(yù)案。

（3）應(yīng)對施工監(jiān)控過程中的變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并與數(shù)值分析給出的控制指標(biāo)及進(jìn)行對比，判定施工過程中及沉降穩(wěn)定后的變形值是否超過本報(bào)告給出的變形控制值。

參考文獻(xiàn)：

[1]高磊， 金晶， 黃衛(wèi)東. 地鐵穿越橋梁的前評估分析與研究[J]. 工程與建設(shè)， 2014（1）：3.

[2]蔣華春. 隧道數(shù)值模擬計(jì)算邊界范圍研究[J]. 公路工程， 2013（3）：5.

作者簡介：劉芳兵，1990-8，女，漢，四川德陽，碩士研究生，助理工程師