導(dǎo)語：地鐵盾構(gòu)施工地表沉降模擬分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

隨著城市用地越來越緊張，城市軌道交通不得不向著立體化發(fā)展，地下工程越來越多。陳基諱、詹龍喜研究了隧道的縱向不均勻沉降情況，以上海地鐵一號線為例分析了豎向不均勻沉降的原因[1]。林永國等人也結(jié)合工程實際，分析得出了隧道周圍荷載變化、土層分布的不均勻性是產(chǎn)生不均勻沉降的重要因素[2]。勾常春、李杰等分別利用FLAC3D建立模型，對地鐵盾構(gòu)施工引起地表沉降的進(jìn)行了分析研究[3-4]。由于工程區(qū)地質(zhì)條件和盾構(gòu)施工工藝的限制，地鐵盾構(gòu)施工開挖過程不可避免會對周圍巖土體產(chǎn)生擾動影響，即便采用目前較先進(jìn)的密閉盾構(gòu)技術(shù)，也不太可能完全消除地面沉降。地鐵盾構(gòu)開挖施工一方面會在地表引起不均勻沉降，另一方面會直接引起地下結(jié)構(gòu)物的變位，當(dāng)變位不均勻時還會產(chǎn)生附加應(yīng)力[5-8]。為了解上海地鐵15號線某區(qū)間盾構(gòu)施工引起的地面沉降情況，本文采用FLAC3D建立三維模型進(jìn)行沉降數(shù)值模擬分析，預(yù)測地表沉降值。

1工程概況

上海市地鐵15號線為南北向徑向線，線路起點是紫竹高新區(qū)車站，終點是顧村公園站，全長約42.3公里，均為地下線，共設(shè)30座地下交通車站，平均站間距1.44公里。考慮到施工工地周圍環(huán)境條件，結(jié)合上海地區(qū)地鐵工程實際施工中的經(jīng)驗，最終選擇土壓盾構(gòu)進(jìn)行本工程左右線隧道的施工。

1.1擬建場地地形與地貌特征

工程區(qū)位于長江三角洲沖積平原的東南前緣，成陸較晚，地形平坦，河港密布，根據(jù)上海市巖土規(guī)范本工程場地地貌類型比較單一，為濱海平原地貌類型。擬建區(qū)間沿老滬閔路向北穿行，周邊多為住宅小區(qū)與廠房，四周交通復(fù)雜，空余場地少。

1.2地基土的構(gòu)成與物理力學(xué)性質(zhì)

各土層的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)根據(jù)野外鉆探、原位測試及室內(nèi)土工試驗等成果進(jìn)行分析與分層，子樣的取舍考慮了數(shù)據(jù)的離散性和已有經(jīng)驗，并剔除了部分明顯不合理的數(shù)值，各地層土工試驗參數(shù)見表1

2模型建立

2.1FLAC3D軟件及原理介紹

FLAC3D軟件具備齊全的巖土材料與支護(hù)結(jié)構(gòu)模型、強大的計算功能，模擬計算能夠考慮巖土材料復(fù)雜可變性。利用FLAC3D軟件模擬地鐵盾構(gòu)施工引起的地表沉降時，將引起的沉降視為一個力學(xué)過程，不僅能夠預(yù)測地表沉降情況，而且能給出地層的受力狀況[5-8]。

2.2計算原理

關(guān)于模型的荷載條件，本模型考慮了土體重力作用，未考慮地下水的作用。本模型采用彈塑性理論、摩爾-庫侖準(zhǔn)則、大應(yīng)變變形模式進(jìn)行計算。模型計算中的所有邊界均為位移邊界條件，其中上表面為自由邊界，下表面方向為z方向位移固定，左右邊界為x、y方向位移鉸支。

2.3模型建立

整個計算模型長100m，寬120m，高60m，數(shù)值模擬的三維網(wǎng)格模型及襯砌如圖1，各地層土工試驗參數(shù)設(shè)置見。

3結(jié)果分析

模擬計算中先開挖左線，后開挖右線。左側(cè)隧道開挖對土層產(chǎn)生較大擾動，左側(cè)隧道注漿支護(hù)后進(jìn)行右側(cè)隧道開挖，產(chǎn)生的最大非平衡力減半，如圖2所示。盾構(gòu)隧道開挖完后采用C50混凝土進(jìn)行注漿支護(hù)。監(jiān)測點布置及截面設(shè)定，以及開挖并支護(hù)完成后兩隧道各監(jiān)測點及截面沉降曲線如圖3-圖4所示。從圖4各截面沉降變化圖可以看出，隧道中間由于受到開挖擠壓導(dǎo)致沉降值降低。自地表向下，沉降值先增大后減小，至隧道底部土層開始產(chǎn)生隆起。模型豎向及監(jiān)測點沉降變化圖如5所示。根據(jù)國內(nèi)一些城市地鐵建設(shè)經(jīng)驗，地鐵施工引起的地面沉降允許值通常是30mm[14]，經(jīng)數(shù)值模擬計算所得地表沉降值為15.2mm，該值符合變形控制標(biāo)準(zhǔn)。但由于本模型未考慮地下水以及特殊荷載的作用，實際沉降值要比模擬值偏大。

4結(jié)論

①地鐵盾構(gòu)開挖掘進(jìn)使得隧道頂部的土體出現(xiàn)沉降，隧道底部的士體出現(xiàn)隆起。自地表向下，沉降值先增大后減小，至隧道底部土層開始產(chǎn)生隆起。②當(dāng)采用C50混凝土進(jìn)行注漿時，經(jīng)數(shù)值模擬計算所得地表沉降值為15.2mm，該值符合變形控制標(biāo)準(zhǔn)。但由于本模型未考慮地下水以及特殊荷載的作用，實際沉降值要比模擬值偏大。③對于盾構(gòu)開挖掘進(jìn)隧道引起的地表沉降這個問題，采用FLAC3D軟件進(jìn)行數(shù)值模擬分析，對地鐵盾構(gòu)施工具有一定的指導(dǎo)與參考價值。

作者：郭根發(fā) 單位：上?？睖y設(shè)計研究院有限公司