地铁盾构隧道下穿京津城际高速铁路影响分析

270 岩 土 力 学 2009年

2 工程概况

该盾构区间自马家堡东路站向东，穿越中海紫御小区沿规划松林南街向东，于小区东侧向南穿越京津城际铁路，于路南与永定门外大街站对接。线路平面有两处曲线（350 m和300 m），轨面埋深范围为19.8～19.0～21.7 m。结合永定门外大街站西端设置盾构始发井，结合马家堡东路站东端设置盾构接收井。

在地铁里程K20+420～K20+445处，区间以 56°角斜向下穿京津城际铁路，下穿段地铁线路为小半径曲线（300 m），且距离盾构始发井仅46 m。区间线路与城际铁路的平面位置如图1所示。

关地层的施工经验，盾构施工的沉降槽宽度约为15～20 m，因此在隧道结构外两侧取3倍洞径宽18 m。该段地铁轨面标高约为19.9 m，区间结构底板埋深约23.5 m，隧道正上方的城际铁路路基距模型纵向边缘22 m。建立的FLAC3D数值模型如图2所示。

图2 数值模型

Fig.2 Numerical model

土体本构模型选用FLAC3D内置的摩尔-库仑模型，根据地质勘测报告，数值模型中的地层划分及土体力学参数取值见表1（据《北京地铁M14号线

工程02合同段岩土工程勘察报告（初步勘察报告）》）。

表1 土层力学指标

Table 1 Mechanical indices of ground

土层 粉质黏土素填土

黏聚力摩擦角厚度重度 弹性模量

泊松比 3

/ MPa / kPa/(°) /m/(kN/m)

2 18.9 5 0.3 6 10

图1 数值模型

Fig.1 Numerical model

3 水文地质条件

本区间段位于永定河冲洪积扇下部，地貌类型以第四纪冲洪积平原地貌为主，第四纪沉积韵律较为明显。地层由黏性土、粉土、砂类土、碎石类土交互沉积而成，碎石土厚度自西向东逐渐变薄，基岩埋深大于50 m。

本区间勘察范围内，主要为上层滞水、潜水和承压水。上层滞水分布不均匀、水位不连续、高低变化很大的特点，含水层主要为人工填土层和浅部粉土、砂土层。潜水以侧向径流补给为主，并接受大气降水、上层滞水的垂直渗透补给，以侧向径流及向下越流补给承压水的方式排泄。承压水含水层主要为砂类土、圆砾、卵石地层，其中夹有若干层黏性土隔水层。

粉质黏土 6 19.7 7 0.3 30 15 粉细砂 9 19.9 25 0.25 0 30 粉质黏土 3.2粉土 4.5卵石 15.5

19.7 7 0.3 30 15 19.8 20 0.3 8 25 22.0 45 0.2 0 40

4.2 盾构模拟

为了真实模拟盾构隧道的施工过程，特别建立了3层厚度不同的环形实体单元，分别用来模拟盾构管片、管片后注浆层以及由于超挖造成的空隙 层，如图3所示，图中管片厚300 mm，注浆层厚150 mm，空隙层在注浆层顶部、底部的厚20 mm，以模拟刀盘外径大于盾构外径造成的超挖，而在注浆层左右两侧的厚度比上、下的厚度多出30 mm，取为50 mm，以模拟由于隧道曲线造成的超挖。

为了模拟盾构机在隧道内的推进，借用开挖面与盾尾之间的注浆层单元来模拟盾构机的盾壳。

4 数值模型的建立

4.1 模拟范围及计算参数

模拟区域沿地铁线路方向取60 m长，深度取区间结构下20 m深。根据北京地区及国内盾构相