導語：地鐵盾構施工(gong)地表(biao)(biao)沉降模擬分析(xi)一文來源于網友(you)上傳，不代表(biao)(biao)本站(zhan)觀點，若需要原(yuan)創文章可咨詢客服老師(shi)，歡(huan)迎參考。

隨著城市用地越來越緊張，城市軌道交通不得不向著立體化發展，地下工程越來越多。陳基諱、詹龍喜研究了隧道的縱向不均勻沉降情況，以上海地鐵一號線為例分析了豎向不均勻沉降的原因[1]。林永國等人也結合工程實際，分析得出了隧道周圍荷載變化、土層分布的不均勻性是產生不均勻沉降的重要因素[2]。勾常春、李杰等分別利用FLAC3D建立模型，對地鐵盾構施工引起地表沉降的進行了分析研究[3-4]。由于工程區地質條件和盾構施工工藝的限制，地鐵盾構施工開挖過程不可避免會對周圍巖土體產生擾動影響，即便采用目前較先進的密閉盾構技術，也不太可能完全消除地面沉降。地鐵盾構開挖施工一方面會在地表引起不均勻沉降，另一方面會直接引起地下結構物的變位，當變位不均勻時還會產生附加應力[5-8]。為了解上海地鐵15號線某區間盾構施工引起的地面沉降情況，本文采用FLAC3D建立三維模型進行沉降數值模擬分析，預測(ce)地表(biao)沉降值。

1工程概況

上海市地(di)(di)(di)鐵15號線(xian)為(wei)南北向(xiang)徑向(xiang)線(xian)，線(xian)路(lu)起點(dian)是紫竹高新區車站(zhan)，終(zhong)點(dian)是顧村公(gong)園站(zhan)，全長約42.3公(gong)里，均(jun)為(wei)地(di)(di)(di)下(xia)線(xian)，共設30座地(di)(di)(di)下(xia)交通車站(zhan)，平均(jun)站(zhan)間距1.44公(gong)里。考(kao)慮到施(shi)(shi)工(gong)(gong)工(gong)(gong)地(di)(di)(di)周圍環境(jing)條件(jian)，結合上海地(di)(di)(di)區地(di)(di)(di)鐵工(gong)(gong)程實際施(shi)(shi)工(gong)(gong)中的經驗，最(zui)終(zhong)選擇土壓盾構進行本工(gong)(gong)程左右線(xian)隧道的施(shi)(shi)工(gong)(gong)。

1.1擬建場地(di)地(di)形與地(di)貌特征

工(gong)程(cheng)區位于長江三(san)角洲沖積(ji)平原(yuan)的東南前(qian)緣，成(cheng)陸較晚，地形(xing)平坦，河(he)港密布，根據上(shang)海市巖(yan)土規(gui)范(fan)本工(gong)程(cheng)場(chang)(chang)地地貌類(lei)型比較單一(yi)，為濱海平原(yuan)地貌類(lei)型。擬(ni)建區間(jian)沿老滬閔路向北穿(chuan)行，周(zhou)邊多為住宅小區與(yu)廠(chang)房，四周(zhou)交(jiao)通復(fu)雜，空余場(chang)(chang)地少。

1.2地基土的構成與物理力學性質

各土層的(de)物理(li)力(li)學(xue)性(xing)質參數(shu)(shu)根據(ju)野外(wai)鉆探(tan)、原位測(ce)試(shi)及室內土工試(shi)驗(yan)等(deng)成果進行分析與分層，子樣(yang)的(de)取(qu)舍考慮了數(shu)(shu)據(ju)的(de)離散性(xing)和已有經驗(yan)，并剔(ti)除了部(bu)分明顯不合理(li)的(de)數(shu)(shu)值，各地(di)層土工試(shi)驗(yan)參數(shu)(shu)見表(biao)1

2模型建立

2.1FLAC3D軟件及原理介(jie)紹(shao)

FLAC3D軟(ruan)件(jian)(jian)具備(bei)齊全的(de)巖(yan)土材料與(yu)支護結構模(mo)型、強大的(de)計(ji)算(suan)功能(neng)，模(mo)擬(ni)計(ji)算(suan)能(neng)夠考慮巖(yan)土材料復雜可變性。利(li)用FLAC3D軟(ruan)件(jian)(jian)模(mo)擬(ni)地鐵盾構施工引起(qi)的(de)地表(biao)沉降(jiang)時，將引起(qi)的(de)沉降(jiang)視(shi)為一(yi)個力(li)學過程，不僅能(neng)夠預測地表(biao)沉降(jiang)情況，而且能(neng)給出地層(ceng)的(de)受力(li)狀況[5-8]。

2.2計算原理

關于模(mo)(mo)型(xing)的(de)荷載條件(jian)，本模(mo)(mo)型(xing)考慮了土體(ti)重力作用，未考慮地下(xia)水的(de)作用。本模(mo)(mo)型(xing)采用彈(dan)塑性理論、摩(mo)爾-庫侖準則(ze)、大(da)應變變形模(mo)(mo)式進行計(ji)算(suan)。模(mo)(mo)型(xing)計(ji)算(suan)中的(de)所有邊(bian)(bian)界(jie)均為(wei)位(wei)移(yi)邊(bian)(bian)界(jie)條件(jian)，其中上表(biao)面(mian)為(wei)自由邊(bian)(bian)界(jie)，下(xia)表(biao)面(mian)方(fang)(fang)向為(wei)z方(fang)(fang)向位(wei)移(yi)固定，左右(you)邊(bian)(bian)界(jie)為(wei)x、y方(fang)(fang)向位(wei)移(yi)鉸支。

2.3模型建立

整個計算模型長100m，寬120m，高60m，數值模擬的三維(wei)網格模型及襯砌(qi)如(ru)圖1，各地層土工試驗參數設置(zhi)見。

3結果分析

模(mo)擬計(ji)算(suan)中先開(kai)(kai)(kai)挖左線，后(hou)(hou)開(kai)(kai)(kai)挖右線。左側(ce)(ce)隧道(dao)(dao)(dao)開(kai)(kai)(kai)挖對土層(ceng)產生較大(da)擾動，左側(ce)(ce)隧道(dao)(dao)(dao)注(zhu)漿支(zhi)護(hu)后(hou)(hou)進行右側(ce)(ce)隧道(dao)(dao)(dao)開(kai)(kai)(kai)挖，產生的(de)最大(da)非(fei)平(ping)衡力(li)減半(ban)，如圖2所示。盾構(gou)隧道(dao)(dao)(dao)開(kai)(kai)(kai)挖完后(hou)(hou)采用C50混(hun)凝土進行注(zhu)漿支(zhi)護(hu)。監(jian)測(ce)點(dian)布(bu)置及(ji)截面(mian)設(she)(she)定(ding)，以(yi)及(ji)開(kai)(kai)(kai)挖并支(zhi)護(hu)完成后(hou)(hou)兩(liang)隧道(dao)(dao)(dao)各監(jian)測(ce)點(dian)及(ji)截面(mian)沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)曲線如圖3-圖4所示。從(cong)圖4各截面(mian)沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)變化圖可以(yi)看(kan)出，隧道(dao)(dao)(dao)中間由于(yu)受到開(kai)(kai)(kai)挖擠壓導致沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)值(zhi)降(jiang)(jiang)(jiang)低。自地(di)表向下，沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)值(zhi)先增大(da)后(hou)(hou)減小，至隧道(dao)(dao)(dao)底部土層(ceng)開(kai)(kai)(kai)始產生隆(long)起(qi)。模(mo)型豎向及(ji)監(jian)測(ce)點(dian)沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)變化圖如5所示。根據國內一些城市(shi)地(di)鐵(tie)(tie)建設(she)(she)經(jing)(jing)驗(yan)，地(di)鐵(tie)(tie)施工引起(qi)的(de)地(di)面(mian)沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)允許值(zhi)通常是30mm[14]，經(jing)(jing)數值(zhi)模(mo)擬計(ji)算(suan)所得地(di)表沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)值(zhi)為(wei)15.2mm，該值(zhi)符合變形控制(zhi)標(biao)準。但(dan)由于(yu)本模(mo)型未考慮地(di)下水以(yi)及(ji)特(te)殊荷載(zai)的(de)作用，實際沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)值(zhi)要比模(mo)擬值(zhi)偏大(da)。

4結論

①地鐵盾構開挖掘進使得隧道(dao)頂(ding)部(bu)的(de)土體(ti)(ti)出(chu)現沉降(jiang)，隧道(dao)底部(bu)的(de)士(shi)體(ti)(ti)出(chu)現隆(long)(long)起。自(zi)地表(biao)向下，沉降(jiang)值(zhi)先增大后減小，至隧道(dao)底部(bu)土層(ceng)開始產生隆(long)(long)起。②當(dang)采用(yong)C50混凝土進行注漿時(shi)，經數值(zhi)模擬計算(suan)所得地表(biao)沉降(jiang)值(zhi)為15.2mm，該值(zhi)符合變形控制標準。但由于本模型未考(kao)慮地下水以及特殊(shu)荷載的(de)作用(yong)，實際沉降(jiang)值(zhi)要比模擬值(zhi)偏大。③對(dui)于盾構開挖掘進隧道(dao)引起的(de)地表(biao)沉降(jiang)這個問題，采用(yong)FLAC3D軟件進行數值(zhi)模擬分析，對(dui)地鐵盾構施工具有一(yi)定的(de)指導與(yu)參考(kao)價值(zhi)。

作者：郭(guo)根發 單位(wei)：上海勘測設計研究院(yuan)有限(xian)公司