下穿既有电缆隧道的地铁暗挖隧道稳定性研究论文_张勃坡

摘要：郑州五号线的桐柏路上建设了道路下穿隧道，这条下穿隧道从汝河路一直到颖河路，全长共计八百五十米。随着地铁的建设和隧道的开挖，交通拥堵现象有了明显的改观，但地下盾构隧道施工引起邻近的土体扰动现象是无法进行避免的，除此之外还会影响其上部结构及地面的隆起或沉降。电缆隧道盾构区间下穿段地铁五号线，对既有地铁隧道预加固，布设监测系统，盾构掘进过程中控制地表沉降，穿越通过后对穿越段管片背后进行补注浆处理，确保了既有地铁五号线的运营安全。

关键词：下穿既有电缆隧道；地铁暗挖隧道；稳定性

引言

低污染，节能高效的城市轨道交通是可持续发展战略的绝佳选择，它具有高速，高吞吐量和对环境污染小的优点。用于室内施工的隧道施工方法主要包括屏蔽法和切割法。由于地下隧道的建设而引起的地面应力的重新分配会损坏人行道并损坏现有管道，从而影响现有建筑物的安全。

1、暗挖区间隧道下穿既有地铁施工技术概述

铁路运输是现代城市中快速便捷的运输方式，不仅乘坐舒适，而且能够避免交通拥堵的问题，增加城市交通负担并为现代城市居民提供高质量的公共交通。在铁路运输建设过程中，由于多条城市运输路线的复杂性和交通网络规划的频繁变化，正在建设中的地铁线路的出现会影响初始路线，因此我们应采用科学有效的施工方法。

2、工程概况

地下隧道是具有马蹄形横截面的双孔隧道，其隧道方向由东向西如图1和2所示。两隧道之间的净距为2.76至0.80 m，隧道总长度约为45，00 m，高6.50 m，宽6.20 m。地下拱门的深度为18：00至16：00。隧道的开挖采用的是正台阶的方法。从西向东先挖右线隧道，紧接着挖左线隧道。首先挖掘①的顶部，然后挖掘②和③的底部。隧道的第一支撑采用了改进的解决方案，适用于小型管道，钢拱架，悬浮网和喷射混凝土，电缆隧道2所在的区域用于加固工作面和周围的土壤。

图1平面图

图2剖面图

2、难点分析

（1）电缆通道穿过底线2时，电缆通道在其上方软而下方硬的地面。最近的距离是4.32米。由于场地的限制，地面没有加固条件。我们将就现有的地铁隧道单位达成协议，事先加强部署监控系统，以确保现有五号线的运营安全。（2）5号线下的距离较短，中间层的土壤大部分被侵蚀，稳定性差。在穿越屏蔽层下方的现有线路之前，应考虑诸如地层稳定性和屏蔽机负载等限制，以避免严重干扰。（3）冲击软硬顶软底硬层的界面会导致刀片异常损坏或松动。如果地堡的压力不足，则很可能在地面上发生沉降。不均匀的硬层和软层需要在切削头上施加偏心载荷并进行严格的牵引力控制，因此有必要改善隧道参数的控制，以减少层干扰[1]。

3、隧道施工过程数值模拟

3.1、正台阶开挖施工过程数值模拟

根据工程设计的要求，使用现有的电缆隧道设计，将FLAC3D用于模拟并且建立三维模型，其长度为54.0 m，宽度为74.0 m，高度为40.00 m。根据一份详细的工程和地质调查报告，将岩性分为岩石和土壤层，选择了莫尔斯-库伦模型，并选择了相应的层分配了适当的物理和机械参数。初始应力场是重力场，挖出两个电缆隧道，施加并计算电缆上的负载，直到达到平衡为止，并清除诸如位移和速度之类的计算结果。首先，在地铁隧道的右端钻孔，然后在左端钻孔。上下台阶是分阶段进行的。每个开挖位置之间的距离为1.5 m，上下台阶之间的距离为4.5 m。

3.2、数值模拟计算中监测点布置

在计算过程中，将监测点设置在9 m和40 m 2的区域中，该区域位于两条电缆隧道中，监测点的偏移量用于反映三条勘探线的长度变化。

图3监测点布置

3.3、数值模拟计算结果分析

图4示出了根据上述数值模拟方法的隧道的初始支撑的竖直位移的图。电缆隧道的初始支撑的最大降低位置位于右侧隧道的上方。交叉口设计中最不利的一点是电缆隧道2和地铁的交叉点。图4显示，电缆隧道中的沉降很小，并且不均匀-小。这说明隧道施工方法可以保证电缆隧道的安全运行。

图4衬砌竖向位移云图

4、地铁隧道初期支护收敛监测

4.1、监测方法

开挖隧道后，支架的初始变形是围岩变化和原始支架机械形状最直接，最明显的表现。JSS30A数字显式收敛仪（精度为0.06 mm）用于测量地铁隧道支架的初始收敛。控制图9中三个测量线的长度变化（会聚或扩张），会反映出隧道的初始支撑和围岩的变形[2]。

4.2、监测结果分析

在项目的建设过程中，在整个过程中跟踪了支持融合的最初变化。本文选择了电缆隧道下的地下隧道断面的收敛数据进行分析。1）从位于电缆隧道1所在地右侧的地铁隧道的收敛和变形曲线（图5），测量线1和测量线2的变化很小，但是测量线3的延伸量为6.77 mm。可以看到，在挖掘过程中，第3号测量线的监视数据发生了很大变化。左侧隧道门的开挖结构已经受到影响，因为两个门洞隧道中心的土壤厚度为2.70 m，并且未使用全断面胶结法进行加固，会聚隧道施工的水平方向影响更大。

图5 实测地铁右线隧道9 m 位置处（电缆隧道1下方）初期支护收敛曲线

结论

（1）为保证既有隧道的安全，防止事故的发生，提前对既有隧道进行加固，如果出现不正常的情况，应该及时检查问题出现的原因并采取相应的方法进行解决。（2）沉降不仅与施工管理有关，而且与地质不确定性密切相关，因此有必要控制现有电缆隧道的入口并了解施工对现有隧道的影响。（3）严格控制隧道掘进机的线性和方向，及时把握隧道掘进速度，不能出现大的速度起伏[3]。

参考文献：

[1]刘会林，王东星.暗挖地铁隧道下穿既有建筑物沉降变化规律研究[J].城市轨道交通研究，2019，22（06）：47-51.

[2]寇浩然.暗挖区间隧道下穿既有地铁施工技术[J].四川水泥，2019（04）：269+289.

[3]杨军.地铁暗挖隧道下穿既有建筑风险控制分析[J].工程技术研究，2019，4（07）：212-213.

论文作者:张勃坡

论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期

论文发表时间:2020/1/18

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