盾構隧道下穿高鐵工程保護措施及影響分析

彭拔

摘 要 地鐵工程朝陽站～慶豐站區間于武廣高鐵流溪河特大橋里程DK2188+310.78～ DK2188+376.18間下穿，地鐵區間隧道采用盾構法施工，下穿應采取相關保護措施。本文結合實際情況，借助數值模擬計算，對盾構下穿高鐵的影響進行分析并對要采取的保護措施進行分析論證。

關鍵詞 流溪河特大橋;武廣高鐵;盾構下穿;隔離樁

1工程概況

朝陽～慶豐站區間左線長2563.201m，右線長2577.184m，設置一座中間風井以及 4個聯絡通道。區間隧道下穿武廣高鐵流溪河特大橋，采用盾構施工，平面交角約為50°，分別下穿263#、264#、265#橋墩間跨孔，離橋樁最小距離約4.5m。

2工程地質和水文地質

本場地為珠江三角洲沖洪積平原地貌，地形較為平坦。場地圍內地層為填土、海陸交接沉積層、沖洪積砂（土）層、第四系殘積土層、碳系巖石風化帶及土洞、溶洞等。場地地下水主要有砂石層間的孔隙水、碎屑巖裂縫中的裂隙水及碳酸鹽類巖石的裂隙巖溶水[1]。

3盾構隧道下穿高鐵工程的保護措施

3.1 采取的措施

在隧道與高鐵橋梁樁基之間增設隔離樁可以有效地減小隧道對其的影響，原因主要包括以下幾個方面：

（1）盾構施工時，受到推力的土體會發生傾斜位移，可以通過設置隔離樁隔斷和阻礙土體變形作用，減小盾構施工對周邊地層的擾動和地表沉降 。

（2）盾構施工時，受到壓力的土體發生變形后，會出現豎向沉降的現象，而隔離樁與土體摩擦力會阻礙土體下沉，阻斷周圍土體，防止大面積沉降。

（3）對隔離樁保護范圍進行袖閥管注漿能夠很好地改良土體，而隔離樁亦可以降低袖閥管在注漿時對橋樁的影響。

3.2 隔離樁設計

采用直徑為600mm隔離樁，間距750mm，樁底至微風化層且不小于隧道底以下2m，若遇溶洞適當加深;在區間距離橋梁樁基礎較近端和較遠端，超出承臺邊緣延伸約10m，具體布置情況如圖1所示[2]。

4區間下穿對武廣高鐵運營安全的影響分析

4.1 分析方法：有限元分析

MIDAS GTS是一種“巖土隧道結構專用有限元分析軟件”，為研究分析巖石土壤的性質、模擬工程建筑而設計的一款軟件。本次采用該軟件進行計算。

4.2 邊界條件及模型、參數選取

為了減少邊界效應影響，模型寬度取承臺邊緣外擴3倍隧道洞寬，模型豎向影響范圍取樁基深度2倍，數值模型尺寸為：140m（長）×100m（寬）×65m（高）。

選用摩爾—庫侖彈塑性本構模型，結構選用彈性本構模型，參考工程資料選取巖土體物理力學參數值，分別建立武廣高鐵263#、264#、265#號橋墩與盾構隧道模型[3]。

4.3 模擬計算結果及分析

根據數值模擬計算結果，263#、264#、265#橋墩樁承臺頂部總位移最大值分別為1.05mm、1.31mm、1.37mm，均小于武廣高鐵橋梁結構變形控制標準3mm。綜上所述，采用隔離樁措施對該處盾構下穿武廣高鐵的影響是基本可控的。

5結束語

（1）盾構隧道下穿高鐵橋梁工程時，采用合理布設隔離樁措施，可以有效保障工程安全和隧道的質量。

（2）通過有限元數值模擬分析，得出隔離樁措施對間距不足一倍隧道洞徑盾構下穿高鐵橋梁的影響是基本可控的。

此外，施工組織需充分利用高鐵運營天窗時間，且實施方案應取得高鐵主管部門的批準。

參考文獻

[1] 余濤.地鐵區間盾構下穿密集房屋群的三維有限元分析[J].廣東土木與建筑，2020，27（2）：38-42，58.

[2] 郅建國，夏正茂，陳兵.不同防護措施下盾構下穿施工對既有橋梁結構物的影響研究[J].交通節能與環保，2019，15（6）：110-114.

[3] 宋旭輝.盾構隧道下穿既有高鐵橋梁樁基及普鐵路基數模擬分析[D].蘭州：蘭州交通大學，2018.