某电缆隧道下穿复线桥安全性影响分析

某电缆隧道下穿复线桥安全性影响分析

Summary：本文通过工程实例，对某电缆隧道下穿复线桥进行调查、检测、分析，并结合辅助验算，尝试对结构的安全性影响进行探索，供同类型工程参考。Keys：电缆隧道桥墩桥台安全评估Abstract:Inthispaper,anengineeringexampleisgiven,Theinvestigation,detectionandanalysisofacabletunnelunderadouble-trackbridgearecarriedout,andcombinedwiththeauxiliarycheckingcalculation,theinfluenceofthestructureonthesafetyisexplored,Forreferenceofsimilarprojects.Keywords:CableTunnelsPiersAbutmentsSafetyassessments0引言随着当今城市化进程的快速发展，人们对环境的要求也越来越高。尤其近年科学技术不断提升，不仅提高了人们的生活质量，也改善了人们的生活方式。对电力资源的应用也在不断提高，但随着近几年来电缆隧道在城区大量建设，隧道施工对上部建筑带来了一定的影响，为保证隧道施工的顺利进行，施工前期对其进行安全性评估，及时发现安全风险，是采取针对性的措施进行处理是关键所在。本文就电缆隧道施工对上部结构安全性进行了详细分析，为后期隧道的施工提供了数据支撑。1工程概况该段隧道平面路径全长167.15m，隧道断面采用直墙半圆拱式，毛洞宽2.70m，直墙段高2.20m，拱高1.35m，净宽1.60m，直墙段净高1.80m,拱净高0.80m，采用小管棚+钢拱架超前支护，初支采用C25混凝土挂网锚喷，厚200mm，二衬厚300mm，全线采用人工开挖，洞轴总体走向2º，线路地面高程在267～270m，地形坡度2～5˚，局部存在陡坡，坡角30°~40°，上覆土层厚度0.7～5.6m，主要为素填土，下伏沙溪庙组厚层状泥质砂岩，局部夹砂岩。隧道围岩裂隙较发育，岩体呈块状结构，岩体较完整。泥岩单轴饱和抗压强度5.1MPa，为软质岩。隧道围岩基本等级Ⅳ级，修正后围岩级别为Ⅳ级[2]。该复线桥桥上部结构为等截面钢筋混凝土单箱三室连续箱梁，梁高1.20m，梁底部宽为10.75m，顶部宽14.5m，翼板宽1.875m，梁体采用C40混凝土。下部结构为明挖扩大基础，双柱式桥墩及重力式石砌U型桥台[4]。原设计荷载为汽-20级、挂-100、人群-3.5kN/m2。2现场调查及检测2.1现场调查根据新建电缆隧道方案及场调查情况，P4桥台边缘距拟建电缆隧道边缘最近距离为1.3m，桥台底距电缆隧道顶垂直距离约15.4m。P3桥墩距拟建电缆隧道水平距离约10.1m，P3桥墩埋深11.4m。图1.1电缆隧道与某复线桥平面位置关系图图1.2电缆隧道与某复线桥垂直位置关系图2.2现场检测现场对该复线桥基础及主体进行检测，根据《重庆市城市桥梁养护技术规程》（DB50/231-2006）规范[1]，桥梁桥面系处于C级，上部结构处于A级，下部结构处于A级，桥梁总体技术状况等级评定为A级，应对桥面系进行维修，对上下部结构进行日常保养。桥梁安全性评估结果：根据该复线桥的外观检查情况，并结合相关资料分析表明：该桥梁结构的安全性评估等级为“合格”等级，即桥梁结构完好，构件损伤或缺陷均在规范允许范围，桥梁可以正常运营。3电缆隧道稳定性分析为真实反映电缆隧道实施对该复线桥（P3桥墩与P4桥台）的影响，采用二维模型对电缆隧道的施工进行模拟。根据圣维南原理，充分考虑电缆隧道施工影响范围，考虑隧道与桥墩、桥台的有效影响范围，模型的计算区域取为隧道或桩基两边外伸30m，厚度取隧道底或桩底以下30m。3.1二维数值模拟本次二维数值模拟分析采用国际通用的大型有限元程序MIDAS-GTS软件。通过数值模拟计算，分析围岩的位移场、应力场、塑性区分布情况和市政设施变位情况，评价隧道施工及对相邻市政设施的影响程度及安全性。计算区域两侧水平位移被约束，底面沿竖直方向位移被约束。建模过程综合考虑地质情况和两者的空间相互关系，对模型岩土体分层进行了安全、合理的简化。第一层是填土，厚度为0.5~0.8m，第二层是中风化砂质泥岩，电缆隧道所在岩土层为第二层，即中风化砂质泥层。岩土体采用实体单元进行模拟，隧道衬砌采用板单元。水平边界采用横向位移约束，底部边界采用竖向位移约束，上边界为自由边界（图3.1）。图3.1二维有限元模型边坡约束及加载情况3.2数值模拟结果分析1、位移影响分析截面根据电缆隧道和复线桥的位置关系，主要分析电缆隧道开挖后，引起P4桥台基础底及P3桥墩基础底部的位移。2、位移分析P3桥墩、P4桥台基础底面竖向位移云图见图3.2，P3桥墩、P4桥台基础底面水平向位移云图见图3.3。由位移云图可以看出，电缆隧道施工，P4桥台基底沉降为0.15mm，水平位移为0.05mm，P3桥墩基底沉降为0.018mm，水平位移为0.049mm，且位移云图中可以看出P3桥墩基础埋深对电缆隧道及P4桥台的变形影响不大。隧道最大沉降1.02mm，最大回弹1.49mm。图3.2P3桥墩基础竖向位移云图图3.3P3桥墩基础水平向位移云图3、围岩应力分析隧道实施以后，XY方向的应力云图见图3.4。由应力云图可以看出，电缆隧道实施以后，隧道围岩未产生拉应力，最大压应力为317.65kPa，未超过中风化砂抽泥岩抗压强度。图3.4P3桥墩基础XY方向的应力云图4、影响分析小结电缆隧道开挖后，P4桥台基础底最大沉降值为0.15mm，最大水平位移为0.05mm，P3桥墩基础最大沉降值为0.018mm，最大水平位移值为0.049mm，位移值满足规范要求；同时，围岩最大拉、压应力均未超过岩土体所能承受抗拉、抗压强度。电缆隧道的开挖对该复线桥影响小，不影响其安全及正常通车。4结论1.以某电缆隧道下穿复线桥工程为实例，通过现场调查、检测、建模分析，确定了隧道开挖对上部复线桥的影响程度。为隧道开挖施工提供了重要数据支撑。2.本文采用了现场检测和建模分析相结合的手段对项目进行安全评估，为以后隧道开挖对上部建筑物影响评估提供参考和借鉴。Reference[1]重庆市桥梁协会.（DB50/231-2006）重庆市城市桥梁养护技术规程.2006.[2]中华人民共和国建设部.(GB50021-2001)岩土工程勘察规范(2009年版)北