兰州地铁1号线下穿既有地下通道的影响分析

作者简介 ： 李昌斌（ １ ９ ８ ２ 一 ） ， 男， 工程师 。
Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： １ １ ９ ２ ５ ６ ８ １ ６＠ ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
图 １ 三维数值模型 （ 单位 ： ｍ）
５ ４
铁 道 建 筑
２ ． ２ 施 工 过 程 模 拟
Ｆ Ｌ Ａ ｃ ３Ｄ ３． ｏ ｏ
１ ） 初 始 应 力 场
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地 铁 修建 前 的初 始 应 力场 分 ２步模 拟 ： ① 天 然土
层 在 自重 作用 下 固结 稳 定后 形 成 的 白重 应 力 场 ； ② 明 挖 法修 建 地下 通道 稳定 后形 成 的应 力场 。
２ ） 地 下通道 基底 加 固处理 通 过 改 变 通 道 基 底 至 盾 构 隧 道 上 方 一 定 范 旧 内 的
与 隧道掘 进方 向一致 ， 其 底 面距 隧 道顶 部 １ １ ． ５ ｍ。双 线 隧道 外 径 ７ ｍ， 埋深 １ ８ ｍ， 间距 １ ６ ｍ。 模 型 共 计
１ ３ ８ ２ ４ ０ 个 单元 、 １ ４ ４ ６ ９ ７ 个节 点 ， 见图 １ 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ － １ ０ ・ １ ０ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ６ ・ １ ２ — ２ ０
表 １ 场地 覆 土 及 支
中图分 类 号
在 城市 地下 交 通建 设 过 程 中 ， 必 须 严 格 控 制 地 铁 施 工 引 起 的地 层 沉 降 ， 这 给 工 程 建 设 带 来 了 一 些 难
题 。 。对 于盾 构施 工 引起 地 层 扰 动 的分 析 方 法 主 要
通道 ， 通道 宽 ２ ４ ｍ， 高４ ｍ， 底 板埋深 ６ ． ５ ｍ， 结构 由 Ｃ ３ ０混 凝土 浇 筑 而成 ， 主 要 为 商 业 及 人 行 通 道 。该 段 地 铁 线路 总长 ６ ５ ２ ． ８ ７ ｍ， 双 线 隧道 位 于地 下 通 道 正下 方， 沿 通道 纵 向穿越， 埋 深约 １ ８ ｍ， 距 通 道 底 板 １ １ ． ５ ｍ， 拟采 用 盾构 法 ， 按 先 右线 后左 线 的顺序 施工 。 根据 钻探 揭 露 ， 拟建 场地 岩 性 自上 而 下 依 次 为 素 填土 、 卵 石土 、 砂岩 ， 模 拟 过程 中所 取 的场 地 覆 土及 支 护结 构物 理力 学 参数 见表 １ 。
采 用三 维数 值 方法模 拟 砂卵 石地 层 中盾构 穿越 已有 地
下 构筑 物 的情 况 尚不多 见 。兰州 地铁 盾构 隧道 在福 利 路 穿越 既有 地 下通 道 ， 本 文采 用 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ 数值 方 法模 拟
砂 卵石 地层 条 件下基 底 预加 固和 未加 固 ２种情 况下 地
降量 、 最 大沉 降差和 地层 变形 范围 ； 地 下通 道 变形 均小 于规 范限值 ， 整体 稳 定性 良好 。 关键 词 铁 路 隧道 ； 安全 分析 ； 数值 模 拟 ； 地 下 通道 ； 基底 预加 固 Ｕ ４ ５ ５ ． ４ ９ 文献 标识 码 Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ — １ ９ ９ ５ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ２ ． １ ３
兰州 地铁 １ 号 线双 线 隧道在 福利 路下 穿 既有地 下
模型水平长度 （ Ｘ方 向 ） １ ２ ０ ｍ， 盾 构 掘 进 方 向长
度（ ｙ方 向 ） ７ ２ ｍ， 深度 （ Ｚ方 向） ５ ０ ． ５ ｍ。地 下通 道 位 于双 线 隧道正 上方 ， 埋深 ２ ． ５ ｍ， 高４ ｍ， 宽 ２ ４ ｍ， 走向
铁 ２ ０ １ ７年 第 ２期
道
建
筑
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Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
文章 编号 ： １ ０ ０ ３ — １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ － ０ ０ ５ ３ － ０ ４
兰 州 地 铁 １号 线 下 穿 既 有 地 下 通 道 的 影 响 分 析
响 和地 基 沉降 变形情 况 ， 并且 进一 步 分析 了未加 固时 自由场地 、 已有地 下通 道 ２种 场地 条件 下施 工 引起
的地 下通道 基底 变形情 况 。结果表 明 ： 基底 预加 固可使 地 下通道 不均 匀变形及整 体 沉降 明显减 小 ； 地 下 通 道 的存在 有提 高地层 整体 刚度 、 抵御 部 分沉 降 变形的 能 力。工 程 实践 表 明 ， 预加 固有效控 制 了最 大沉
铁 穿越 既有 地 下通 道 的 施 工 过程 ， 对 该 地 下通 道 的安 全 性做 出评 价 ， 并根 据 应 力 和 变 形 分 布 规 律提 出具 体
２ 有 限 元 模 拟
２ ． １ 模 型 的建 立
的工 程预 加 固措施 ， 以期为 类似 工程 提供 参考 。
１ 工 程 概 况
李 昌斌
（ 兰州铁道设计 院有限公司 ， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要 采 用有 限 差分软 件 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ 如建 立三 维数值 模 型 ， 模 拟 了 兰州地铁 １号 线盾 构 隧道在 砂 卵石 地 层 中下 穿既有 地 下通道 的施 工 过程 ， 对 比分析 基底 预加 固和 未加 固 ２种 工 况 下 下 穿施 工对 地 下 通道 的 影
密 度／ 压 缩 模 量／ 黏 聚 力／ 内摩 擦 角 ／ 泊 松
（ ｓ ／ ｃ ｍ 。 ） ＭＰ ａ ｋ Ｐ ａ （ 。 ） 比
厚 度／
ｍ
包 括经 验预 测 、 解析 方法 、 模 型试 验 、 数 值 计算 。其 中 ， 数 值方 法 因其解 决 复杂 边界 条件 问题 的能 力 和其特 有 的灵活 性 越 来 越 得 到 广 泛 的认 可 和 应 用 。但 目前