王 哲

(廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510507)

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地鐵盾構(gòu)下穿公路的影響分析

王 哲

(廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510507)

基于城市發(fā)展的實(shí)際情況，以廣州14號(hào)地鐵線為例，分析了采用盾構(gòu)施工對(duì)其現(xiàn)有道路地基及樁基的影響，并結(jié)合數(shù)據(jù)模擬軟件，模擬了盾構(gòu)穿越過程中對(duì)路基沉降的影響，為該項(xiàng)目的安全施工及使用提供了保證。

地鐵，盾構(gòu)施工，路基，沉降量

隨著我國城市化速度的逐漸加快，道路交通新建與擴(kuò)建工程逐漸增多，而作為當(dāng)前我國城市道路交通建設(shè)的重點(diǎn)，軌道交通建設(shè)已成為當(dāng)前城市實(shí)施現(xiàn)代化建設(shè)的重要標(biāo)志，在緩解道路交通壓力及提高運(yùn)輸能力方面起到重要作用，在各大型城市投入建設(shè)并取得了較好應(yīng)用。廣州是我國重要的經(jīng)濟(jì)城市，經(jīng)濟(jì)繁榮，發(fā)展軌道交通是必然選擇。盾構(gòu)施工是地鐵施工的常用技術(shù)，安全，且穩(wěn)定性好，在目前項(xiàng)目施工中具有極大的意義。本文以廣州市14號(hào)地鐵線施工為例，就地鐵施工中，盾構(gòu)下穿公路對(duì)路基及樁基的影響進(jìn)行了分析，以便為該項(xiàng)目的安全施工及使用提供保證。

1 工程概況

廣州地鐵14號(hào)線一期石湖站—太和站區(qū)間入場線從石湖站出發(fā)往北轉(zhuǎn)向東到達(dá)石湖停車場，出場線從石湖停車場向北下穿北二環(huán)高速公路到達(dá)太和站，出入場線呈八字形，采用盾構(gòu)法施工。該線路正線共下穿北二環(huán)高速公路兩次，第一次下穿北二環(huán)高速公路石湖互通立交Ⅰ匝道，位置中心里程為YDK21+085，交叉銳角72°，交叉處高速公路為路基段，填土高約4.5 m，隧道以雙線的形式下穿高速公路,隧道埋深約15.17 m；第二次下穿高速公路主線，位置中心里程為YDK21+430，交叉銳角32°，交叉處高速公路為路基段，填土高約7.5 m，隧道以左右線的形式下穿高速公路，隧道埋深約23.8 m。交叉處高速公路里程為K15+680，交叉銳角為30°，高速公路正在運(yùn)營。其中，盾構(gòu)部分位置下穿路基見圖1。

由于該工程正線下穿北二環(huán)高速公路石湖互通立交Ⅰ匝道交叉位置，地質(zhì)情況主要為上部第四系地層有填土，厚度約為1.5 m；下部粉質(zhì)粘土層厚度約為3.20 m，泥質(zhì)粉砂巖為1.8 m，強(qiáng)風(fēng)化巖層粉砂巖厚度約為4 m。地鐵隧道大部分位于微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖中。基于上述分析，該工程施工地基處于軟弱地基，其土質(zhì)強(qiáng)度低，含水量大，易發(fā)生沉降等變形，施工過程及使用過程可能對(duì)地上建筑如路基及樁基造成影響，使得其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及整體穩(wěn)定性受影響，使得其存在安全隱患?；诖?，項(xiàng)目實(shí)施前必須對(duì)其進(jìn)行有效分析及制定對(duì)策，以確保其項(xiàng)目工程安全施工及使用。

2 主線盾構(gòu)施工對(duì)匝道路基及樁基的影響數(shù)值分析

2.1 計(jì)算依據(jù)及方法分析

本文主要以盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程對(duì)道路主線匝道路基及樁基的影響進(jìn)行分析，其主要依據(jù)為本項(xiàng)目設(shè)計(jì)及勘察資料、道路施工及竣工圖、地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范等；本次分析采用MIDAS/GTS三維巖土有限元分析軟件進(jìn)行分析，該軟件可真實(shí)模擬三維地層、高速公路，以及下穿盾構(gòu)施工全過程。同時(shí)結(jié)合項(xiàng)目施工特點(diǎn)及實(shí)際情況，建立數(shù)據(jù)分析模型，模型的范圍為X方向取0

2.2 主線盾構(gòu)施工對(duì)匝道路基的影響數(shù)值分析

結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際特點(diǎn)，分別就左右線盾構(gòu)施工對(duì)道路路基的影響進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程分別對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)過程對(duì)路基的影響進(jìn)行觀測，隨著盾構(gòu)掘進(jìn)深度的逐步加大，左右線地基的累計(jì)沉降量見圖3,圖4。

由圖3，圖4可知，X軸為施工步數(shù)，Y軸為累計(jì)沉降值，mm。從圖3統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出，地鐵左線盾構(gòu)施工穿過高速匝道時(shí)，地基沉降變形在盾構(gòu)頂推至測點(diǎn)前10 m時(shí)開始有顯著的沉降變化，且沉降隨盾構(gòu)頂推逐漸增大，在盾構(gòu)推過測點(diǎn)后，沉降值開始趨于平穩(wěn)，最大沉降值為10.74 mm。而從圖4可知，地鐵右線盾構(gòu)施工穿過高速道路時(shí)，地基沉降變形在盾構(gòu)頂推至測點(diǎn)所在掌子面前10 m時(shí)開始有沉降變化，但沉降速率較小，且沉降隨盾構(gòu)頂推逐漸增大，在盾構(gòu)推過測點(diǎn)后，沉降值開始趨于平穩(wěn)，最大沉降值為11.97 mm，相較左線隧道掘進(jìn)時(shí)，繼續(xù)沉降了1.23 mm。但綜合分析，其左右線沉降量滿足安全控制標(biāo)準(zhǔn)；且在左線掘進(jìn)完成后進(jìn)行右線掘進(jìn)，對(duì)左線隧道的影響較小，可忽略不計(jì)，隧道間距設(shè)計(jì)合理，可滿足安全施工的要求。

2.3 主線盾構(gòu)施工對(duì)樁基的影響數(shù)值分析

分別對(duì)縱、橫向相鄰橋墩的不均勻沉降進(jìn)行分析與探討，取橋墩下距隧道下穿兩端頭較近的邊墩及相鄰墩為研究對(duì)象，提取各墩頂豎向位移數(shù)據(jù)并形成縱、橫向相鄰墩沉降時(shí)程圖形；墩樁編號(hào)及分布示意圖如圖5所示。

分別對(duì)各樁墩沉降量進(jìn)行分析，各樁基最大沉降量如表1所示，由表1可以看出，地鐵隧道盾構(gòu)開挖施工穿過高速主線大橋時(shí)引起橋梁單墩沉降最大值僅為1.09 mm，相鄰橋墩差異沉降更小，最大差異沉降發(fā)生在高架橋左幅距離地鐵右線最近的18-2-R橋墩，沉降差僅0.27 mm，可認(rèn)為其沉降差值不會(huì)引起蓋梁大的受力變化，可滿足結(jié)構(gòu)受力要求；而由表2看出，地鐵隧道盾構(gòu)開挖施工穿過高速主線大橋時(shí)引起橋梁單墩縱向差異沉降較小，最大差異沉降發(fā)生在高架橋左幅距離地鐵右線最近的18-2-R橋墩，沉降差僅0.24 mm，可認(rèn)為其沉降差值不會(huì)引起蓋梁大的受力變化，可滿足結(jié)構(gòu)受力要求；因此在開挖過程中橋梁結(jié)構(gòu)是安全的，不會(huì)發(fā)生由于盾構(gòu)施工而導(dǎo)致的樁基不穩(wěn)等事故。

表1 橋梁墩臺(tái)橫向最大差異沉降 mm

表2 橋梁墩臺(tái)縱向最大差異沉降 mm

3 總結(jié)及建議

基于上述分析，本項(xiàng)目地段在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)可以安全正常的運(yùn)營，地基及樁基沉降量滿足要求，受力穩(wěn)定，可滿足施工要求。為最大限度保證其施工安全，盾構(gòu)掘進(jìn)通過主線橋過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)速度，并加強(qiáng)橋梁墩柱的監(jiān)測，實(shí)時(shí)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)及同步注漿參數(shù)，可確保施工安全。本文結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，就盾構(gòu)施工對(duì)公路的影響進(jìn)行了分析，同時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)模擬軟件，就盾構(gòu)穿越過程中對(duì)路基沉降的影響進(jìn)行了模擬，對(duì)其安全施作的基本條件進(jìn)行了說明，以便后期該種施工技術(shù)方案的制定及實(shí)施。

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Analysis on the influence of metro shield tunneling

Wang Zhe

(Guangdong Communications Planning and Design Institute Co., Ltd, Guangzhou 510507, China)

Based on the urban development, the paper adopts the shield construction’s influence on the existing roadbed by taking the 14th Subway in Guangzhou the example, simulates its influence on the roadbed settlement in the shield-driven process, so as to provide some guarantee for the safe construction and its utilities in the program.

subway, shield construction, roadbed, settlement volume

1009-6825(2017)12-0182-02

2017-02-20

王 哲(1989- )，男，助理工程師

U455.43

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