地面超載對下方地鐵隧道二襯結構的影響分析

陳惠磊

摘?要：采用數值模擬方法，分析隧道上方超載的作用對下方地鐵隧道二襯結構的受力影響，結果表明：在基坑JK1、JK2 區段側上方超載40kPa，將導致隧道二襯的結構彎矩發生明顯改變。目前階段尚未開挖土臺，故土體對左線隧道的側向約束較大，且基坑側上方超載的相當部分荷載直接傳遞給了雙排樁結構，故JK2 區段側上方超載對隧道二襯的結構彎矩影響相對較小。

關鍵詞：地面超載地鐵隧道二襯結構

中圖分類號：TU457 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）10（a）-0144-02

某項目位于某市火車站東側，由于地鐵一號線隧道結構位于基坑東側，隧道上方的空地靠近項目施工場地的一個出入口處，基坑施工過程存在超載的條件，且發現存在混凝土攪拌運輸車、混凝土泵車以及出土車出現在該空地。

因此，本文采用數值模擬[1-3]手段，分析隧道上方超載的作用對下方地鐵隧道二襯結構的受力影響，為了便于計算模型取為大面積超載40kPa，以確保地鐵隧道的結構安全，確保地鐵的正常運營。

1 工程概況

項目設兩層地下室，局部為三層，基坑工程周長約為766.5m，開挖面積約為29393m2，基坑整體開挖深度為8.4～14.7m，與北側A1 區基坑的最小水平距離約為35.0m，如圖1。

項目基坑工程采用了多種基坑支護形式，主要包括：放坡加土釘、雙排樁、角撐和排樁加錨索。其中基坑北側GH 區段采取φ1200@1400鉆孔樁+3道預應力錨索，基坑北面JK-1 區段采用φ1200@1400鉆孔樁+3道角撐支護；基坑北面JK-2 區段采用φ1200雙排旋挖樁支護，前排樁（φ1200@1400）+后排樁（φ1200@1400），前后排樁采用1000mm厚的壓頂板連接，后排樁與地鐵隧道的凈距不小于5.0m，JK-3區段基坑支護結構形式與JK-2區段基本相同。

基坑開挖深度：北側JK-1 區段開挖深度12.6m，JK-2 區段為塔樓區，開挖深度為10.2m，JK-3區段為裙樓區，開挖深度為8.4m。地鐵區間隧道結構緊鄰基坑東側，基坑圍護結構外排樁外側壁距離左線隧道結構外壁約為5.8～13.6m，內排樁內側壁距離左線隧道結構外壁約為8.0～14.8m，而一號線區間隧道埋深約為2.5～6.0m。

綜合項目地塊巖土工程勘察報告和緊鄰地鐵一號線區間隧道結構周邊的工程地質資料分析，認為：緊鄰JK-1區段和JK-2 區段地鐵區間隧道結構埋深淺，隧道上方覆土最深約為6.0m，隧道的結構型式為分離式淺埋暗挖馬蹄形隧道結構，隧道結構的側向地層主要為可塑和硬塑的殘積粘土層，而底部基本位于全風化泥質砂巖和強風化泥質砂巖。

3 數值計算

混凝土泵車在進行泵筑混凝土時會對地面產生一定的振動影響，模擬中并未考慮振動的影響作用。

表1為地面超載條件下基坑JK-1、JK-2區段對應的區間隧道結構的軸力、彎矩和剪力變化情況。圖2、圖3分別為基坑JK-1區段和JK-2區段對應的有限元計算整體模型，圖4為緊鄰的地鐵一號線區間隧道結構有限元模型?？梢钥闯?，JK-1 區段和JK-2區段基坑與隧道之間的地面發生超載時，緊鄰的隧道二襯結構彎矩、軸力和剪力均發生了改變，且JK-1區段對應的隧道結構受力改變更加明顯，其中地面超載對隧道二襯結構彎矩的增量為19.2kN·m，而JK-2區段對應的隧道二襯變化較小的原因是該區段基坑為雙排樁支護結構，地面的超載作用一部分被雙排樁所承擔。因此，地面超載作用將會對下方的一號線隧道二襯結構造成一定的影響，應當引起重視。

4 結語

在基坑JK1、JK2區段側上方超載40kPa，將導致隧道二襯的結構彎矩發生明顯改變，其中JK1區段隧道二襯結構彎矩的最大增量為19kN·m/m，最大增量部位約在十一點位置；JK2區段由于采用雙排樁支護結構，且基坑內側預留了土臺，目前階段尚未開挖土臺，故土體對左線隧道的側向約束較大，且基坑側上方超載的相當部分荷載直接傳遞給了雙排樁結構，故JK2區段側上方超載對隧道二襯的結構彎矩影響相對較小，二襯結構彎矩的最大增量為8kN·m/m，十一點位置的最大增量為5kN·m/m。

參考文獻

[1]連鎮營，韓國城，呂凱歌.土釘支護彈塑性數值分析及穩定性探討[J].巖土力學，2002，23（1）：85-89.

[2]Cai F，Ugai K.Reinforcing mechanism of anchors in slopes：a numerical comparison of results of LEM and FEM[J].Int.J.Numer.Anal.Meth.Geomech.2003，27（7）：549-564.

[3]賀若蘭，張平，李寧，等.拉拔工況下全長粘結錨桿工作機理[J].中南大學學報，2006，37（2）：401-407.