并行隧道施工过程中的地面沉降数值模拟分析

方案时参考。

关键词：并行隧道；数值模拟；地表沉降

一、工程概况

某市拟建地铁一号线和二号线的换乘站，采用浅埋暗挖法施工。一号线在上，主体隧道轨面埋深约19m，采用双洞单跨隧道；二号线在下，车站主体隧道轨面埋深约27.5～30.7m，二号线南段采用双层三跨隧道。一号线、二号线主隧道立体交叉重叠。其主要施工难度表现在：一是洞室较多，且相隔距离短；二是并行隧道断面大，隧道单体承载力大；三是结构复杂，施工暗面不易把控。由于地下挖空区较大，对地质影响大，且施工区域主要集中于市中心，周围高楼林立，如何保护市政道路设施和既有建（构）筑物，做到安全可靠，对设计、施工和监测都提出了很高的要求。

二、并行隧道施工过程的数值模拟

1.计算模型的建立

由于隧道围岩的影响区域大约为洞室直径的3倍，故模型左右两侧大于车站断面跨度的3倍，模型底部也大于车站断面高度的3倍，其中上部取至地面，地面高程为40m，计算模型下部高程为-35.0m，模型隧道左右两边围岩宽度分别取约30m，有限元模型见图1。因隧道断面尺寸较大，故拟采用分步开挖的方法进行施工，用FLAC有限差分软件对分步开挖的整个过程进行数值模拟计算。

2.计算所采用的力学参数

3.模拟计算

3.1 1号线洞口断面地表横向沉降

3.2 1号线轴向地表沉降

4.模拟结果分析

4.1图2～图5反映的是1号线洞口断面地表横向沉降，可以看出，地表没有出现单洞室会出现的圆滑的PECK沉降槽，而是出现两个波谷；而轴向，最大沉大约发生1、2号线交叉区域，仍然会出现接近PECK曲线。

4.2从图3可以看出，开挖至62步时，沉降会出现突变。2号线开挖完成之后，沉降量约占整个沉降量的80%。

三、结果运用及施工建议

并行隧道由于施工面临近，在施工过程中相互干扰，且共同施工对地面及其附着物及临近建筑物影响较大，其内力转换因素及转换值十分复杂，故其沉降值取决多种因素。从上述演示效果来看，其主要沉降发生在下线（即2号线）开挖期间，之后渐渐趋于平衡稳定，其沉降量不高；2号线开挖完成后，沉降量已占整个沉降量的80%左右。因此在开挖2号线时，要重点考虑初期支护和二次衬砌的断面施工质量和支护时间，并加强观测，从而确保围岩的稳定和安全，整体上提高工程质量。

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