近距离邻近施工对既有地铁区间结构安全性影响的数值模拟分析3200字

1、近间隔 邻近施工对既有地铁区间构造平安性影响的数值模拟分析3200字 摘要：近间隔 邻近施工会对既有地铁区间构造的会产生一定的影响，本文以北京某地铁线二期新建区间邻近既有地铁一期区间施工为例，基于ANSYS建立的三维模型，对施工过程进展模拟分析。通过数值模拟，为工程施工提供参考，以便于采取合理措施减少因近间隔 邻近施工对既有地铁构造产生的影响，保证地铁区间构造平安和地铁运营平安。 关键字：邻近施工，数值模拟，ANSYS，地铁区间1工程概述1.1工程背景 新建地铁区间与既有地铁区间临近施工，新建区间右线总长为 497.05m，左线总长 为785.39m，共有四处变形缝，新建区间构造左线与既有区间

2、构造净距约1.33.7m。 新建区间段地面标高为37.1838.2m，区间轨顶标高为13.97722.177m，构造覆土厚度为18.910.3 m。区间平面由两段R=450曲线及直线构成，区间线路坡度2、5、27。线间距15.515.9m。 区间段全部位于道路下方，主体构造采用矿山法施工，区连续面包含单线单洞，双线单洞、三连拱隧道等多种形式。由于上方道路车流量大，地面建筑密集，施工中必须采取必要的加固措施，确保施工平安，且不对周围建筑及地面交通产生影响。 区间平面图及区间构造断面图如图1、图2所示。图1 区间平面图图2 区连续面图1.2工程特点 1本工程采用矿山法施工，近间隔 开挖，对既有地铁

3、区间构造影响大，危险性高。 2既有地铁构造预留接口部位，方便了新建地铁区间与既有地铁构造的连接，但仍具有一定的危险性。2计算方法及参数 模拟计算采用ANSYS软件，全部单元采用实体单元。对新建区间邻近段施工采用地层构造模型模拟，分析新建地铁区间施工引起的既有地铁区间的变形及应力变化，评估既有地铁区间的平安性。 本次计算假定既有线区间构造为线弹性材料，新建线路区间构造与既有线区间构造及土体之间符合变形协调原那么，仅考虑正常使用工况，不考虑地震、人防工况。 边界条件的选取时除了顶面取为自由边界，其他5个面均采取法向约束。计算荷载考虑既有地铁构造自重、列车荷载、土体竖向自重力和地表均布超载20kPa

4、等。 根据勘察单位所提供的勘察报告、钻探资料及室内土工试验结果，按地层沉积年代、成因类型，本区间土层分布自上而下依次为人工堆积层Qml、第四纪全新世冲洪积层Q41a l+pl、第四纪晚更新世冲洪积层Q3al+pl三大类。 区间隧道主要穿越饱和粉细砂层、中粗砂层和粉质粘土层，土体自稳才能差，很难形成自然拱，极易发生涌砂甚至坍塌，对隧道开挖造成很大隐患。地下水位间隔 地面17m左右，处于隧道拱顶部位，丰富的地下水对隧道开挖影响大，土层参数见表1。表1土层参数表土层编号 土层名称 压缩模量MPa 粘聚力kPa 内摩擦角() 粉土填土 9 10 51 杂填土 6 0 10 粉土 14.9 21 273

5、 粉细砂 13 0 30 粉质粘土 11.2 26 161 粘土 6.4 35 152 粉土 13 17 25 粉质粘土 11.6 24 141 粘土 14.7 27 162 粉土 20.4 20 301 中粗砂 50.0 0 352 粉细砂 31.0 0 303计算分析3.1计算模型 根据新建线区间与既有线区间的相对位置关系，考虑区间构造主体变形缝、区间相对位置、开挖影响范围，得到本工程评估范围如图3、图4所示。图3整体计算模型图图4 构造计算模型图 施工前，对地层进展注浆加固处理，按注浆后土体的弹性模量为150MPa计算。加固区域如图5所示：图5加固区域示意图3.2施工工序 按照新建地铁区

6、间与既有地铁区间相对位置关系和施工设计，施工模拟工序主要分为以下四步： 工序一：开挖新建隧道南侧区段； 工序二：开挖新建隧道中间区段； 工序三：开挖新建隧道北侧区段； 工序四：破除既有构造封堵墙。3.3变形预测 对地层进展注浆加固后，新建地铁区间开挖后引起既有地铁构造一定的竖向和横向变形。构造竖向最大变形值为2.027mm，发生在构造底部；构造横向最大变形值为3.605mm，发生在开挖一侧侧墙处。构造最终变形云图如图6、7所示。图6最终竖向变形云图 图7最终横向变形云图 为了更准确的反映既有地铁区间的构造变形，截取10个典型截面进展变形分析，选取的典型截面示意图参见图8。图9图12分别为既有地

7、铁构造典型截面的变形曲线。图8 典型截面示意图图9 典型截面1竖向变形曲线图10 典型截面2竖向变形曲线图11 典型截面1横向变形曲线图12 典型截面2横向变形曲线3.4内力分析及承载力验算 新建地铁区间施工过程中引起既有地铁区间构造一定的应力变化。经模拟计算分析，既有地铁区间构造横向弯矩和纵向弯矩的最大变化值与初始应力相比，变化幅度较小，对既有线区间构造影响不大，不会影响正常工作，根据以往经历既有构造可以满足施工要求。4 结论 1新建地铁区间邻近施工时会引起既有地铁区间及轨道构造变形。根据数值模拟计算，得到既有地铁区间构造最大沉降变形为2.027 mm，最大程度变形为3.605mm，变形方向

8、为趋向开挖侧。 2为确保施工平安，左线区间隧道初衬施工前，由隧道内对隧道周边、新建构造与既有构造之间进展注浆止水兼土体加固，注浆工艺、注浆止水浆液种类、参数等将根据注浆试验结果，选取止水效果好、性价比高的注浆材料。注浆区域内的土体在注浆完成后，应有良好的均匀性和自立性，掌子面不得有明显的渗水。 3严格执行浅埋暗挖“十八字方针，加强初支背后回填注浆；初衬拱部超前导管、锁脚锚管、初衬背后注浆、初衬与二衬间回填注浆，均参照区间标准段相关要求执行；加强施工监测，及时反应监测信息，指导施工，做到信息化施工。发现既有地铁区间构造变形异常时立即停顿开挖，分析原因，采取有效措施后才能继续施工。 4经计算说明，在合理施工条件下，地铁区间构造在预测变形范围内是满足承载力极限要求的，新建区间邻近施工不影响原有构造的平安性；在施工过程中，对既有轨道构造采取必要的监测措施，按照相关标准进展控制，既有地铁轨道构造是平安的，且可以确保平安的运营。 5考虑工程的偶尔因素，需要制定针对性的应急预案，防患于未然。5结语 利用ANSYS有限元处理软件进展邻近施工对既有地铁区间构造平安性模拟分析，可以很直观地预测既有构造的变性规律和变形大小，从而为平安分析及施工控制提供理论根据。参考文献1 贺少辉. 地下工程M.北京：清华大学出版 社,2022. 2 王新敏. ANSYS工程构造数值分析M. 北京：人民交通