浅埋地铁人行通道下穿挡墙公路变形控制规律研究

段雨彤 陈 夏 王 凯

(重庆科技学院,重庆404100)

1 概述

城市地铁施工对控制地表沉降要求更为严格，因城市地铁隧道位于城市内部，地面交通道路以及邻近建筑物较多。我国隧道施工常用的是盾构法，具有效率高、作业过程稳定、安全环保等优点[1]。

以重庆石新路地铁站1号出入口工程为例，地表建筑多且复杂，地铁出口中间通道位于一单向循环立交下，开挖一定会对立交桥造成一定的按安全影响，研究通道开挖深度对地表单向循环立交桥造成的土体沉降问题对地表建筑物安全性具有重要意义。

2 国内外现状

外国学者Dongku Kim[2]在文章中表明预测地表沉降的重要性，并运用ELM方法结合香港实际工程进行计算地表沉降预测。Limao Zhang[3]等学者研究了在建筑密集地区的隧道开挖时为保护桥免受相邻开挖引起的损伤提出一种模拟-混合的方法。

国内也有很多学者对隧道开挖对地表沉降的影响进行了相关研究。杨庆刚[4]结合南京地铁4号线利用ABAQUS有限元软件模拟隧道施工引起的地表沉降及路基变形进行研究。

3 工程概况

重庆市石新路站位于石新路与石小路交叉口处，1号出入口位于石桥铺立交桥西北辅道北侧，出入口断面宽7.4 m，高5.6 ～10.0 m，洞顶围岩厚度为1.0 ～4.46 m，该段隧道原始地貌为构造剥蚀丘陵地貌，后经人工改造，现主要为人行道及市政道路。地势整体平坦，地质构造位于化龙桥向斜西翼，无断裂构造发育。上覆覆盖层厚2.2 m～6.0 m，下伏为侏罗系中统沙溪庙组厚层砂岩、砂质泥岩互层。水文地质条件较复杂，类型主要为松散孔隙水和基岩裂隙水，上层滞水主要赋存于填土中，基岩裂隙水主要赋存于砂岩中，裂隙水水量稍大，多呈脉状或串珠状。

本文研究土层长55m、宽和高为37m，公路挡土墙横截面尺寸为长13m、宽11m，挡土墙埋深3m，上部公路挡土墙土层厚9m。

4 数值模拟结果及分析

为了更好的模拟该工况的沉降规律，运用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析，采用自动地应力平衡计算方法。

地表沉降的影响因素有很多，本文选取隧道埋深单因素进行模拟分析，根据隧道最高点到上部公路挡土墙土层底部的距离为变量，仅选取了工况1m、3m、5m时的位移变化。

4.1 当隧道距离公路挡土墙底部1m时，隧道上部的位移沉降量最大约-0.00549 m，隧道周围的位移有较小变化约+0.00004 m，隧道下部的位移变化量约为+0.00220 m。（图1）

图1 工况1m位移图

4.2 当隧道距离公路挡土墙底部3m时，隧道上部的位移沉降量最大约-0.00438 m，隧道周围的位移有较小变化约+0.00004 m，隧道下部的位移变化量约为+0.00114 m。（图2）

图2 工况3m位移图

4.3 当隧道距离公路挡土墙底部5m时，隧道上部的位移沉降量最大约-0.00356 m，隧道周围的位移有较小变化约+0.00054 m，隧道下部的位移变化量约为+0.00055 m。（图3）

图3 工况5m位移图

根据计算模拟结果可分析得到随着隧道不同埋深的沉降规律，随着隧道埋深的增加，隧道上部土体沉降值越来越小，且随着深度增加沉降变化也越来越小。（图4）

图4 沉降变化柱状图

5 结论

5.1 根据结果可以明确知道当隧道埋深距离挡土墙公路最底部高为1m时，隧道上部的位移沉降量最大约-0.00549 m。

5.2 当隧道埋深距离挡土墙公路最底部高为3m时，隧道上部的位移沉降量最大约-0.00438 m。

5.3 当隧道埋深距离挡土墙公路最底部高为5m时，隧道上部的位移沉降量最大约-0.00356 m。

5.4 随着隧道埋深增加，隧道上方土层的沉降值越来越小，并且随着深度的增加沉降值的变化量越来越小。