盾構隧道下穿高鐵橋梁樁基的數值分析

于超中鐵四院集團廣州設計院有限公司 廣東 廣州 510030

正文：

近年來，隨著城市軌道交通的迅速發(fā)展，盾構隧道在施工中常遇到各種下穿情形，下穿工程最核心的問題就是變形控制。

在盾構隧道下穿高速鐵路橋梁時，由于高速鐵路行車速度高，對無砟軌道的變形控制要求極為苛刻。但軌道平順性的變化難以被精準計算，一般可通過控制橋梁墩臺的水平位移及沉降來反映施工過程對橋梁、軌道結構的影響。

1 工程概況

廣州地鐵某號線某區(qū)間全長約7.5km，為雙洞單線隧道，線間距8.2m，隧道外徑8.0m，管片采用C50鋼筋混凝土，厚0.4m，每節(jié)長1.6m。該區(qū)間下穿某高鐵特大橋，橋梁中心線與地鐵線路夾角為30度，下穿處隧道埋深約30m。

高鐵橋梁為350km/h的雙線無砟軌道連續(xù)梁橋，線間距為5m。墩臺基礎采用C30鉆孔灌注樁，下穿處連續(xù)梁主跨為110m。橋梁樁基采用11φ2.0m鉆孔樁。1#墩臺下方樁長60m，2#墩臺下方樁長65m，樁底均位于微風化泥質粉砂巖。

地鐵左線距高鐵橋梁1#墩臺樁基凈距為12m，地鐵右線距高鐵橋梁1#墩臺樁基凈距為6m。

2 控制標準

根據《公路與市政工程下穿高速鐵路技術規(guī)程》（TB 10182-2017），市政隧道下穿運營高速鐵路橋梁時，橋梁墩臺水平、橫向、豎直位移按照2mm控制。

3 數值模擬

計算采用Midas GTS NX 建立整體三維有限元模型進行計算分析。

圖2 數值模擬模型圖

3.1 計算模型及參數

本項目采用彈塑性本構 “修正-莫爾庫侖”模型，巖土及結果基本參數如下表：

表1 各土層物理力學參數表

3.2 工況設置

本項目模擬過程的施工工況設置如下：

1）初始地應力平衡；2）高速鐵路橋梁施作；3）位移清零；

4）右線先行開挖；5）待右線管片施作完成后，左線再開挖。

3.3 計算結果

結果表明，地鐵右線開挖至2#橋樁下方時，1#墩臺X向水平位移位為0.69mm，Y向水平位移位為1.15mm，Z向豎直位移位為-0.06mm；2#墩臺X向水平位移位為-0.72mm，Y向水平位移位為-0.38mm，Z向豎直位移位為-0.08mm。

地鐵左線開挖至2#橋樁下方時，1#墩臺X向水平位移位為0.86mm，Y向水平位移位為1.46mm，Z向豎直位移位為-0.11mm；2#墩臺X向水平位移位為-1.05mm，Y向水平位移位為-1.53mm，Z向豎直位移位為-0.10mm。

地鐵隧道雙向開挖后，1#、2#橋梁墩臺水平、橫向、數值位移均小于2mm，滿足規(guī)范要求。

圖3 右線開挖至橋樁處1#墩臺X、 Y、Z向變形

圖4 左線開挖至橋樁處1#墩臺X、 Y、Z向變形

4 結語

本項目數值模擬結果雖然滿足規(guī)范要求，但未避免施工過程中各種不可預期因素的影響，隧道正式下穿前，還應在同類地質下設置試驗段，下穿過程中盾構不得停機。且要做好施工中的監(jiān)控量測，并與鐵路部門密切配合，發(fā)現異常及時處理，確保鐵路運營安全。