盾构区间侧穿既有高架桥影响分析

关键词：隧道;数值模拟;变形

0 引言

随着我国城市轨道交通不断发展，立体化交通网络日益完善，综合经济、技术、客流等指标，地铁区间穿越既有高架桥情况不可避免。盾构区间施工过程中如造成桥梁基础不均匀沉降，将导致桥梁内力重分布，对既有高架桥梁的运营安全造成影响，因此有必要对盾构隧道穿越既有高架桥施工带来大的影响进行分析，提出针对性措施，确保区间隧道施工期间高架桥安全运营[1]。

1 工程概况

区间穿越桥梁为互通式立交，由一座主桥及两座通道桥组成。主桥为三跨预应力砼连续箱梁，沿车行中线两侧分为两个独立结构，每个结构为单箱三室，跨径分别为25m、36.8m、25m，梁高1.5m，桥宽35.7m。桥梁下部结构，边墩为桥台桩基础，中墩为墩接承台装基础，区间距离桥桩最近水平距离为5.1m。

盾构区间穿越桥梁处区间覆土约17.64m。盾构区间外径6.4m，内径5.8m，穿越处纵坡为5‰上坡。盾构区间施工步序为：盾构机由盾构始发横通道首先进行左线始发，由小里程向大里程端掘进，至盾构接收井后吊出;将盾构机运回至盾构始发井进行右线始发，于盾构接收井接收吊出。

区间穿越地层主要为圆砾、卵石及粉质黏土层。潜水水位20.12m，位于区间结构顶上约2m，层间水位9.53m，位于去加结构底下约3.7m。

2.1模型建立

采用MIDAS GTS NX有限元软件，研究盾构区间施工对桥梁结构的影响。根据“圣维南”原理，考虑施工影响，模型尺寸为204（m）×110（m）×60（m），共41386个单元，18752个节点[1]。其中桥梁墩柱及基础的网格尺寸为1m。模型左、右边及底部仅施加限制其法向位移的约束，地表为自由面，不施加约束。

2.2 计算假定

（1）实际地层是复杂起伏的，呈各向异性。本次计算假定土体是水平分层的，且土体采用各向同性的弹塑性体单元模拟。

2）实际地层中土层中夹杂了很多软弱岩层，但在软件计算中，土层中的软弱夹层会严重影响计算的收敛性和准确性，因此数值计算中只取有代表性的土体。

3数值仿真结果分析

基于建立的有限元模型，模拟盾构区间穿越高架桥掘进过程，得到桥梁变形情况如图3及图4所示。

4 结论

（1）区间侧穿桥梁造成地表沉降最大值、主桥均匀竖向沉降值、连续梁相邻基础差异沉降值、墩柱及台身新增倾斜度、桥台横向差异沉降值均小于控制标准。

（2）因桥梁在运行过程桥墩、台已存在某些沉降的可能性。施工过程中应有满足设计要求切实可行的施工组织方案，并进行第三方监测，并制定紧急情况处理预案。

（3）应对施工监控过程中的变形数据进行分析，并与数值分析给出的控制指标及进行对比，判定施工过程中及沉降稳定后的变形值是否超过本报告给出的变形控制值。

参考文献：

[1]高磊， 金晶， 黄卫东. 地铁穿越桥梁的前评估分析与研究[J]. 工程与建设， 2014（1）：3.

[2]蒋华春. 隧道数值模拟计算边界范围研究[J]. 公路工程， 2013（3）：5.

作者简介：刘芳兵，1990-8，女，汉，四川德阳，硕士研究生，助理工程师