黄观路春森彼岸段道路工程对轨道十号线的影响评价

2021-07-15尹恒

黑龙江交通科技 2021年6期

尹恒

(重庆市设计院有限公司，重庆 400015)

1 概况

1.1 项目概况

黄观路位于重庆江北区观音桥商圈南侧，位于建新东(西)路、北滨路中间，黄观路总体为东西走向，西起观音桥南侧的兴竹路，上跨曾家岩大桥北侧隧道、轨道十号线，东达黄花园大桥北引道西侧，全长约3.9 km，二期春森彼岸段道路和9#桩板挡墙上跨轨道十号线曾家岩站至鲤鱼池站区间左、右线隧道。该处道路采用挖方施工，开挖深度1～6 m，设计标高263.403 m，轨道区间隧道结构顶面高程为227.681 m，建成后路面与轨道结构顶面竖向净距约35.721 m；道路新建污水管与雨水管从轨道上方经过。该节点建设时序为，曾家岩隧道及轨道十号线区间隧道先实施完成，黄观路二期道路工程再进行修建。

1.2 主要风险

根据道路平纵设计，黄观路二期春森彼岸段道路位于轨道十号线保护区范围内。9#桩板挡墙、黄观路道路的施工将会引起该处轨道结构上方岩土体的卸载、再加载，造成轨道结构周围岩土体应力状态发生变化。

2 计算分析

2.1 评估内容

根据黄观路二期春森彼岸段道路工程的结构和管网设计，预测黄观路施工和运营过程对轨道交通十号线结构物的影响，对施工方案可行性与轨道结构的安全性作出评价。

2.2 计算模型

轨道十号线区间隧道结构作为分析对象，同时考虑曾家岩隧道修建的影响，采用Midas/GTS有限元软件建立三维模型进行计算分析。为保证计算精度及效率，对分析范围进行一定限制，计算模型高95 m，长120 m，宽100 m。根据拟建道路、9#桩板式挡墙与轨道十号线区间隧道、曾家岩隧道的相对位置关系并适当简化。

2.3 计算参数

相关计算参数的取值结合地勘报告提供参数及重庆地区经验，根据地勘报告及典型剖面进行岩土分层。

表1 有限元计算各材料物理力学参数

考虑到施工过程中对围岩有一定扰动，所用岩土体计算参数在地勘提供的最低参数基础上作一定折减，即：

(1)土层对内摩擦角按系数0.85折减为22.4°，对粘聚力不作折减；

(2)基岩(中风化砂质泥岩)对弹性模量E、内聚力c、内摩擦角φ按系数0.85折减，折减后的弹性模量E=2 070 MPa、内聚力c=798 kPa、内摩擦角φ=29.1°。

2.4 计算步序

(1)初始地应力状态；(2)轨道十号线区间隧道、曾家岩隧道修建完成；(3)挡墙桩基施工；(4)挡墙冠梁及挡板施工；(5)道路路面施工；(6)道路路面加载，模拟黄观路正常使用阶段。

关键阶段有限元模型如图1。

图1 关键阶段有限元模型

2.5 计算荷载

岩体自重以加速度方式施加，计算得到道路荷载为20 kN/m2。

2.6 边界条件

约束模型底部节点竖直Z方向自由度，约束侧面节点X、Y向自由度，地表面自由。

2.7 计算方法和屈服准则

利用MIDAS/GTS进行计算分析，程序使用激活和钝化单元的方法模拟施工过程中的结构物修建。岩、土体材料的屈服条件采用莫尔-库仑屈服准则。

3 计算结果

通过计算得出轨道结构的拱顶竖向位移曲线，可以看出本项目由于挡墙及道路施工造成轨道区间隧道上方围岩的卸载作用，进而引起轨道区间隧道的竖向隆起变形。轨道区间隧道的最大竖向隆起变形发生在道路路面施工阶段；道路路面加载阶段(黄观路正常使用)，轨道区间隧道隆起变形的位移量略有减小。轨道区间隧道的变形最不利位置主要位于黄观路道路正下方处。

根据各主要阶段沿里程方向的轨道结构拱顶竖向位移结果，分析本项目建设对轨道结构平顺性的影响，可以得到轨道区间隧道沿纵向的最大变形曲率半径及最大变形相对曲率如表2。