盾构隧道下穿高速公路路基变形特征及控制研究.pdf
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1、53交通科技与管理工程技术0引言随着我国交通网络的不断扩大,地铁建设的不断推进,越来越多的地铁近距离下穿已有高速公路。如果路基变形过大,则会导致高速路面地面开裂、道路变形,严重的会威胁列车行车安全。李宇翔1深入研究分析了盾构法施工下穿高速路基段的地层变形规律与经验公式修正方法;王乃勇2采用 FLAC3D 进行盾构施工三维数值模拟,分析了双线盾构施工对公路的影响规律。该文对苏州地铁 8 号线和顺路站至唐庄站区间下穿京沪高速试验段变形进行现场监测,采用 Plaxis 有限元分析软件建立平行隧道下穿高速路基模型,为盾构隧道下穿提供理论依据,保证上方高速路基的安全。1工程概况1.1周边环境京沪高速为路
2、堤断面型式,路基整体宽度约42.5 m,包括行车道宽 83.75 m,中间带宽 4.5 m,硬路肩带宽20.75 m,地铁隧道与高速公路平面如图 1 所示。和唐区间地质剖面图2粉土夹粉砂2粉土夹粉砂1粉质黏土1粉质黏土3粉质黏土右线左线3粉质黏土1黏土2粉质黏土夹粉土1黏土2粉质黏土夹粉土1粉质黏土1粉质黏土2粉砂夹粉土2粉砂夹粉土1黏土2粉质黏土3黏质粉土1黏土2粉质黏土3黏质粉土1粉质黏土1粉质黏土3素填土1杂填土3素填土1杂填土图 1下穿京沪高速断面图1.2地质条件高速公路下方地层自上而下分别为:素填土、粉土、粉质黏土、黏土。区间下穿高速地质纵断面如图 2 所示。1.3隧道结构设计隧道采
3、用盾构法施工,二衬结构为圆形混凝土管片,收稿日期:2023-08-08作者简介:金康(1991),男,本科,工程师,从事城市轨道交通方面的研究工作。盾构隧道下穿高速公路路基变形特征及控制研究金康(苏州轨道交通集团有限公司,江苏 苏州 215000)摘要以苏州地铁 8 号线和顺路站至唐庄站区间近距下穿越京沪高速为例,评估盾构隧道下穿高速公路施工风险及可行控制措施,并结合现场监测数据,建立平行隧道下穿高速模型,计算分析表明施工时高速路基会产生较大变形,通过控制土仓压力、及时注浆加固等措施可以有效控制路基沉降保证施工安全。关键词隧道;下穿施工;高速路基;变形特征;控制措施中图分类号U231.3文献标
4、识码A文章编号2096-8949(2023)22-0053-04图 2地质纵断图2023 年第 4 卷第 22 期54交通科技与管理工程技术每环管片宽 1.2 m、厚 0.35 m、内径 5.9 m,管片之间采用螺栓连接。2模型工况及参数2.1模型介绍该文采用有限元软件 Plaxis 对苏州地铁 8 号线下穿京沪高速路基工程进行建模,设定各土层为匀质水平分布,土体均为各向同性的理想弹塑性体。设定模型总尺寸长 150 m,宽 100 m,深 30 m,模型划分为 5 个地层。模型整体图如图 3 所示,内部结构图如图 4 所示。图 3模型整体图图 4模型内部结构图2.2模型参数设置该模型由地表到底
5、部共 30 m 深,土体采用 Mohr-Coulomb 准则,具体力学数见表 1。表 1土层信息及物理力学参数表材料重度/(kNm3)粘聚力 c/kPa摩擦角/弹性模量/MPa泊松比 素填土18.632.6720.017.80.32黏质粉土18.845.5332.635.60.3粉质黏土19.230.020.018.860.31粉砂19.132.024.022.40.33黏质粉土19.325.3630.036.50.31高速路基20.015.030.070.00.25管片25.034500.203变形特征3.1不同土仓压力对路基变形的影响为探究不同的土仓压力对路基变形产生的影响,将模型中土仓压
6、力及注浆压力分别定为:100 kPa、120 kPa;120 kPa、120 kPa;130 kPa、120 kPa;140 kPa、120 kPa;150 kPa、120 kPa,得到高速路基在五种土仓压力下 z 向位移曲线如图 5 所示。结果表明,在注浆压力为 120 kPa 时,将土仓压力从 100 kPa 增至 150 kPa,沉降值由 6.48 mm 减小至 5.26 mm,减小 18.8%。图 5土仓压力与最大沉降值关系图由此可见,在注浆压力一定的情况下,改变土仓压力,对高速路基的竖向变形影响较弱。3.2不同注浆压力对路基变形的影响为探究注浆压力不同对路基变形产生的影响,进行五组模
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