淺埋地鐵人行通道下穿擋墻公路變形控制規律研究

段雨彤 陳 夏 王 凱

(重慶科技學院,重慶404100)

1 概述

城市地鐵施工對控制地表沉降要求更為嚴格，因城市地鐵隧道位于城市內部，地面交通道路以及鄰近建筑物較多。我國隧道施工常用的是盾構法，具有效率高、作業過程穩定、安全環保等優點[1]。

以重慶石新路地鐵站1號出入口工程為例，地表建筑多且復雜，地鐵出口中間通道位于一單向循環立交下，開挖一定會對立交橋造成一定的按安全影響，研究通道開挖深度對地表單向循環立交橋造成的土體沉降問題對地表建筑物安全性具有重要意義。

2 國內外現狀

外國學者Dongku Kim[2]在文章中表明預測地表沉降的重要性，并運用ELM方法結合香港實際工程進行計算地表沉降預測。Limao Zhang[3]等學者研究了在建筑密集地區的隧道開挖時為保護橋免受相鄰開挖引起的損傷提出一種模擬-混合的方法。

國內也有很多學者對隧道開挖對地表沉降的影響進行了相關研究。楊慶剛[4]結合南京地鐵4號線利用ABAQUS有限元軟件模擬隧道施工引起的地表沉降及路基變形進行研究。

3 工程概況

重慶市石新路站位于石新路與石小路交叉口處，1號出入口位于石橋鋪立交橋西北輔道北側，出入口斷面寬7.4 m，高5.6 ～10.0 m，洞頂圍巖厚度為1.0 ～4.46 m，該段隧道原始地貌為構造剝蝕丘陵地貌，后經人工改造，現主要為人行道及市政道路。地勢整體平坦，地質構造位于化龍橋向斜西翼，無斷裂構造發育。上覆覆蓋層厚2.2 m～6.0 m，下伏為侏羅系中統沙溪廟組厚層砂巖、砂質泥巖互層。水文地質條件較復雜，類型主要為松散孔隙水和基巖裂隙水，上層滯水主要賦存于填土中，基巖裂隙水主要賦存于砂巖中，裂隙水水量稍大，多呈脈狀或串珠狀。

本文研究土層長55m、寬和高為37m，公路擋土墻橫截面尺寸為長13m、寬11m，擋土墻埋深3m，上部公路擋土墻土層厚9m。

4 數值模擬結果及分析

為了更好的模擬該工況的沉降規律，運用ABAQUS有限元軟件進行數值模擬分析，采用自動地應力平衡計算方法。

地表沉降的影響因素有很多，本文選取隧道埋深單因素進行模擬分析，根據隧道最高點到上部公路擋土墻土層底部的距離為變量，僅選取了工況1m、3m、5m時的位移變化。

4.1 當隧道距離公路擋土墻底部1m時，隧道上部的位移沉降量最大約-0.00549 m，隧道周圍的位移有較小變化約+0.00004 m，隧道下部的位移變化量約為+0.00220 m。（圖1）

圖1 工況1m位移圖

4.2 當隧道距離公路擋土墻底部3m時，隧道上部的位移沉降量最大約-0.00438 m，隧道周圍的位移有較小變化約+0.00004 m，隧道下部的位移變化量約為+0.00114 m。（圖2）

圖2 工況3m位移圖

4.3 當隧道距離公路擋土墻底部5m時，隧道上部的位移沉降量最大約-0.00356 m，隧道周圍的位移有較小變化約+0.00054 m，隧道下部的位移變化量約為+0.00055 m。（圖3）

圖3 工況5m位移圖

根據計算模擬結果可分析得到隨著隧道不同埋深的沉降規律，隨著隧道埋深的增加，隧道上部土體沉降值越來越小，且隨著深度增加沉降變化也越來越小。（圖4）

圖4 沉降變化柱狀圖

5 結論

5.1 根據結果可以明確知道當隧道埋深距離擋土墻公路最底部高為1m時，隧道上部的位移沉降量最大約-0.00549 m。

5.2 當隧道埋深距離擋土墻公路最底部高為3m時，隧道上部的位移沉降量最大約-0.00438 m。

5.3 當隧道埋深距離擋土墻公路最底部高為5m時，隧道上部的位移沉降量最大約-0.00356 m。

5.4 隨著隧道埋深增加，隧道上方土層的沉降值越來越小，并且隨著深度的增加沉降值的變化量越來越小。