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工程建设
大直径盾构上穿地铁2号线区间数值模拟
发布时间:2015/9/4 22:31:46    作者:未知    来源:本站原创    浏览次数:0
1、工程概况
外滩通道是上海市“三纵三横”交通主干网络中三纵东线的组成部分。其中,福州路工作井至天潼路工作井部分,采用盾构法施工。施工盾构采用Φ14 270 mm土压平衡盾构。
盾构在345~356环上穿正在运营的地铁2号线,平面相对位置见图1。此段盾构顶部覆土为8.52~8.65 m,盾构底部距离2号线隧道顶部最近仅1.46 m,盾构穿越区主要土层为②0江滩土、④灰色淤泥质黏土、⑤1灰色黏土、⑤3灰色粉质黏土。
外滩通道衬砌结构为装配式钢筋混凝土管片,外径Φ13.95 m,内径Φ12.75 m,环宽2.0 m。地铁2号线区间圆形隧道采用盾构法施工,衬砌结构为单层装配式钢筋混凝土管片,外径为Φ6.2 m,内径为Φ5.5 m,管片厚度为35 cm,环宽为1.0 m。
2、计算模型和计算结果
2.1计算模型
为了研究施工过程中各构件的荷载效应,采用三维有限元模型进行数值模拟分析。计算模型包括地铁2号线区间隧道、外滩通道衬砌结构及周边土体。土体参数如表1所示,采用德鲁克—普拉格模型的三维实体单元模拟。外滩通道衬砌结构、地铁2号线区间隧道衬砌结构采用弹性板单元模拟。表1中土层的弹性模量是根据土层室内压缩模量试验、回弹模量试验及上海软土地区的工程经验综合确定的。
计算范围原则上确定为外滩通道外边线约2倍隧道直径范围。最终的模型平面尺寸为80 m×60 m,竖直深度为50 m,如图2所示。整体模型共有节点数68 472个,三维实体单元64 236个,二维板单元4 030个。土体侧向边界约束法向位移,底面边界约束所有位移。由于上穿距离过近,设计考虑在盾构推进期间,外滩通道内布置堆载以减少衬砌的上浮变形。按施工先后顺序,计算分为工况1~工况5进行分析。
工况1为初始地应力计算;工况2为地铁2号线已完成;工况3为模拟外滩通道盾构掘进作业;工况4为外滩通道衬砌结构完成;工况5为在外滩通道衬砌结构内部施加压载。
2.2计算结果分析
计算结果显示,若不采取加载措施(即为工况4结果),当地层损失率为0.2%时,地面最大沉降为12.5 mm,地铁2号线最大隆起为14.7 mm,均出现在外滩通道垂直断面处。
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