盾构隧道下穿高铁桥梁桩基的数值分析

于超中铁四院集团广州设计院有限公司 广东 广州 510030

正文：

近年来，随着城市轨道交通的迅速发展，盾构隧道在施工中常遇到各种下穿情形，下穿工程最核心的问题就是变形控制。

在盾构隧道下穿高速铁路桥梁时，由于高速铁路行车速度高，对无砟轨道的变形控制要求极为苛刻。但轨道平顺性的变化难以被精准计算，一般可通过控制桥梁墩台的水平位移及沉降来反映施工过程对桥梁、轨道结构的影响。

1 工程概况

广州地铁某号线某区间全长约7.5km，为双洞单线隧道，线间距8.2m，隧道外径8.0m，管片采用C50钢筋混凝土，厚0.4m，每节长1.6m。该区间下穿某高铁特大桥，桥梁中心线与地铁线路夹角为30度，下穿处隧道埋深约30m。

高铁桥梁为350km/h的双线无砟轨道连续梁桥，线间距为5m。墩台基础采用C30钻孔灌注桩，下穿处连续梁主跨为110m。桥梁桩基采用11φ2.0m钻孔桩。1#墩台下方桩长60m，2#墩台下方桩长65m，桩底均位于微风化泥质粉砂岩。

地铁左线距高铁桥梁1#墩台桩基净距为12m，地铁右线距高铁桥梁1#墩台桩基净距为6m。

2 控制标准

根据《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》（TB 10182-2017），市政隧道下穿运营高速铁路桥梁时，桥梁墩台水平、横向、竖直位移按照2mm控制。

3 数值模拟

计算采用Midas GTS NX 建立整体三维有限元模型进行计算分析。

图2 数值模拟模型图

3.1 计算模型及参数

本项目采用弹塑性本构 “修正-莫尔库仑”模型，岩土及结果基本参数如下表：

表1 各土层物理力学参数表

3.2 工况设置

本项目模拟过程的施工工况设置如下：

1）初始地应力平衡；2）高速铁路桥梁施作；3）位移清零；

4）右线先行开挖；5）待右线管片施作完成后，左线再开挖。

3.3 计算结果

结果表明，地铁右线开挖至2#桥桩下方时，1#墩台X向水平位移位为0.69mm，Y向水平位移位为1.15mm，Z向竖直位移位为-0.06mm；2#墩台X向水平位移位为-0.72mm，Y向水平位移位为-0.38mm，Z向竖直位移位为-0.08mm。

地铁左线开挖至2#桥桩下方时，1#墩台X向水平位移位为0.86mm，Y向水平位移位为1.46mm，Z向竖直位移位为-0.11mm；2#墩台X向水平位移位为-1.05mm，Y向水平位移位为-1.53mm，Z向竖直位移位为-0.10mm。

地铁隧道双向开挖后，1#、2#桥梁墩台水平、横向、数值位移均小于2mm，满足规范要求。

图3 右线开挖至桥桩处1#墩台X、 Y、Z向变形

图4 左线开挖至桥桩处1#墩台X、 Y、Z向变形

4 结语

本项目数值模拟结果虽然满足规范要求，但未避免施工过程中各种不可预期因素的影响，隧道正式下穿前，还应在同类地质下设置试验段，下穿过程中盾构不得停机。且要做好施工中的监控量测，并与铁路部门密切配合，发现异常及时处理，确保铁路运营安全。