盾构隧道下穿既有地铁隧道安全距离的研究.pdf

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· 设计研究·
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盾构隧道下穿既有地铁隧道安全距离的研究
陈俊林 1 1
(中铁工程设计咨询集团有限公司城交院, 北京 1001055) 1
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摘要:新建盾构隧道从既有地铁隧道下方穿过时,在空间上
模型上部为地铁 41号线,下部为展览馆西路盾构隧道
形成交叠关系,对既有隧道形成不利影响,需要对新、旧隧道之段。两既有隧道水1平相距 8 6 m,两新隧道水平相距
间的安全距离进行确定,以保证既有隧道安全。以北京市展览 12 5 m,新隧道和既1 有隧道位置如图 2所示。
馆西路下穿地铁 4号线工程为背景,利用大型有限元软件 AN 1
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SYS建立不同隧道净距条件下的三维有限元模型,通过模拟盾
构开挖过程,分2 析2其应力和位移指标,在考虑采用注浆措施的
前提下,推荐交叠隧道的最小安全距离为 4 m。
关键词:交叠隧道; 安全距离; 盾构; 注浆
中图分类号: U231 文献标识码: A
文章编号: 1004 2954 (2009) 10 0045 03
1 工程概况
新建隧道下穿既有地铁隧道的案例目前国内外已图 1 有限元模型
经有少量的工程报道[ 1 ] ,以北京市展览馆西路下穿既
有北京地铁 4号线工程研究为背景,分析新建隧道与
既有地铁隧道之间的合理安全距离。展览馆西路工程
南起车公庄大街,经由展览路西侧向北,至高梁桥路,
是改善西直门地区地面交通状况的重要工程。在地下
方案中新建地下段的 2条隧道将下穿既有地铁 4号线
西直门—动物园区间。新建的 2条隧道拟采用盾构施
工,盾构隧道外径 12 5 m,两隧道的净距为 12 5 m ,盾
图 2 盾构隧道与既有隧道位置
构结构顶距 4号线区间隧道净距初拟为 8 75 m。

既有 4号线隧道为单线双洞马蹄形断面,采用矿计算中考虑新建隧道左、右线纵向拉开施工距离,
山法修筑而成,初支厚度为 0 3 m,二衬厚度为 0 5 m。分次通过既有线区域,共设置了 40个开挖步,其中 1
~ 步模拟新建左线穿过该区域~ 步为新建右
4号线修建期间已考虑市政道路采用盾构下穿的可 20 , 21 40
线穿过该区域。
能,考虑对初支底板下的地层进行注浆加固。开展计
计算参数
算研究的目的,就是要通过计算分析确定竖向 8 75 m 2 2
计算中围岩及混凝土的物理力学参数参见表。
隧道间距是否足够,有无进一步优化的可能,同时对注 1
浆加固的范围进行检验。表 1 模型计算所用的地层和材料参数
γφ膨胀角厚度
材料名称 E μ C
2 计算模型及参数/MPa / (N /m3 ) /MPa / ( °) / ( °) /m
人工填土 15 0 3 18 500 0 020 20 20 3
2 1 有限元模型粉质黏土 23 0 3 19 200 0 030 24 24 3
计算采用大型有限元软件 ANSYS进行三维开挖细砂 32 0 27 21 500 0 015 35 35 7
砾石
模拟分析,三维计算有限元模型尺寸为长 96 m ,宽 60 40 0 19 21 800