盾构隧道下穿高铁工程保护措施及影响分析

彭拔

摘 要 地铁工程朝阳站～庆丰站区间于武广高铁流溪河特大桥里程DK2188+310.78～ DK2188+376.18间下穿，地铁区间隧道采用盾构法施工，下穿应采取相关保护措施。本文结合实际情况，借助数值模拟计算，对盾构下穿高铁的影响进行分析并对要采取的保护措施进行分析论证。

关键词 流溪河特大桥;武广高铁;盾构下穿;隔离桩

1工程概况

朝阳～庆丰站区间左线长2563.201m，右线长2577.184m，设置一座中间风井以及 4个联络通道。区间隧道下穿武广高铁流溪河特大桥，采用盾构施工，平面交角约为50°，分别下穿263#、264#、265#桥墩间跨孔，离桥桩最小距离约4.5m。

2工程地质和水文地质

本场地为珠江三角洲冲洪积平原地貌，地形较为平坦。场地围内地层为填土、海陆交接沉积层、冲洪积砂（土）层、第四系残积土层、碳系岩石风化带及土洞、溶洞等。场地地下水主要有砂石层间的孔隙水、碎屑岩裂缝中的裂隙水及碳酸盐类岩石的裂隙岩溶水[1]。

3盾构隧道下穿高铁工程的保护措施

3.1 采取的措施

在隧道与高铁桥梁桩基之间增设隔离桩可以有效地减小隧道对其的影响，原因主要包括以下几个方面：

（1）盾构施工时，受到推力的土体会发生倾斜位移，可以通过设置隔离桩隔断和阻碍土体变形作用，减小盾构施工对周边地层的扰动和地表沉降 。

（2）盾构施工时，受到压力的土体发生变形后，会出现竖向沉降的现象，而隔离桩与土体摩擦力会阻碍土体下沉，阻断周围土体，防止大面积沉降。

（3）对隔离桩保护范围进行袖阀管注浆能够很好地改良土体，而隔离桩亦可以降低袖阀管在注浆时对桥桩的影响。

3.2 隔离桩设计

采用直径为600mm隔离桩，间距750mm，桩底至微风化层且不小于隧道底以下2m，若遇溶洞适当加深;在区间距离桥梁桩基础较近端和较远端，超出承台边缘延伸约10m，具体布置情况如图1所示[2]。

4区间下穿对武广高铁运营安全的影响分析

4.1 分析方法：有限元分析

MIDAS GTS是一种“岩土隧道结构专用有限元分析软件”，为研究分析岩石土壤的性质、模拟工程建筑而设计的一款软件。本次采用该软件进行计算。

4.2 边界条件及模型、参数选取

为了减少边界效应影响，模型宽度取承台边缘外扩3倍隧道洞宽，模型竖向影响范围取桩基深度2倍，数值模型尺寸为：140m（长）×100m（宽）×65m（高）。

选用摩尔—库仑弹塑性本构模型，结构选用彈性本构模型，参考工程资料选取岩土体物理力学参数值，分别建立武广高铁263#、264#、265#号桥墩与盾构隧道模型[3]。

4.3 模拟计算结果及分析

根据数值模拟计算结果，263#、264#、265#桥墩桩承台顶部总位移最大值分别为1.05mm、1.31mm、1.37mm，均小于武广高铁桥梁结构变形控制标准3mm。综上所述，采用隔离桩措施对该处盾构下穿武广高铁的影响是基本可控的。

5结束语

（1）盾构隧道下穿高铁桥梁工程时，采用合理布设隔离桩措施，可以有效保障工程安全和隧道的质量。

（2）通过有限元数值模拟分析，得出隔离桩措施对间距不足一倍隧道洞径盾构下穿高铁桥梁的影响是基本可控的。

此外，施工组织需充分利用高铁运营天窗时间，且实施方案应取得高铁主管部门的批准。

参考文献

[1] 余涛.地铁区间盾构下穿密集房屋群的三维有限元分析[J].广东土木与建筑，2020，27（2）：38-42，58.

[2] 郅建国，夏正茂，陈兵.不同防护措施下盾构下穿施工对既有桥梁结构物的影响研究[J].交通节能与环保，2019，15（6）：110-114.

[3] 宋旭辉.盾构隧道下穿既有高铁桥梁桩基及普铁路基数模拟分析[D].兰州：兰州交通大学，2018.