由于盾构隧道开挖是分步进行,所以本计算中模拟的开挖步是:隧道开挖时前五步开挖左线后五步开挖右线.第一步时,七号线左侧隧道的掘进面距离地铁二号线下方2m;第二步时,七号线左侧隧道的掘进面到达地铁二号线的侧下方;第三步时,七号线左侧隧道的掘进面通过地铁二号线的正下方;第四步时,七号线左侧隧道的掘进面完全通过地铁二号线的下方;第五步时,七号线左侧隧道完成地铁二号线地段的开挖;第六步至第十步是重复上述五步对地铁七号线右侧隧道进行开挖.

　　4 数值模拟结果分析

　　4.1 不同应力释放率的比较

　　由于施工中管片的施作往往不够及时,或者是由于注浆未能同步进行,所以在开挖隧道时一部分被释放的应力是作用在周围土体上的,这样管片周围土体就会在管片拼装完成前发生较大变形,从而影响既有地下铁道的安全.鉴于这种情况,首先分析不同应力释放率对既有地下线路位移的影响.在此, 比较两种情况,即:当有30%和50%的应力释放到管片周围土体时,分析既有地下线路位移的不同变化.这主要是因为30%的应力释放率是盾构施工的基本要求[4],这时管片的施作和注浆基本能及时紧跟.而50%的应力释放率是盾构施工的不利情况,这时管片施作和注浆不及时,地层损失较正常施工大,所以需要比较分析在这两种应力释放率情况下既有地铁线路的位移变化规律.

　　通过计算得到,当有30%被释放的应力作用在管片周围土体时,既有地铁最大沉降值为27.40mm,而如果50%被释放的应力作用在管片周围土体时,既有地铁的最大沉降值增至35.07mm.为了方便说明问题,在道床位置沿着既有地下线路的纵向距离叠交中心位置处各27.8m范围内,取出一组点,来分析该组点的竖向位移变化情况.

　　图4-1(a)~(b),比较了不同应力释放率情况下,地铁2号线在地铁7号线第三和第八模拟开挖步时的沉降曲线.

　　从图中可以看出,在不同应力释放率情况下,尽管每一步开挖中既有地铁2号线竖向位移的变形趋势都是相同的,(即开挖隧道中线与既有线中线叠交位置处容易发生较大沉降),但是,如果施工中管片周围土体吸收的释放应力越大,则既有地铁2号线的竖向位移就会越大,而且叠交位置两侧的位移差也会增加.也就是说,由于土体超挖、不及时施作管片和注浆未紧跟等因素造成的过大应力释放率,易于使既有线路产生不均匀沉降,甚至是失稳破坏.

　　此外,随着隧道开挖的进行,在既有地铁2号线道床位置中心点处,其竖向位移的变化也能反映应力释放率对既有轨道2号线的影响.如果在整个施工中应力释放率不变的话,随着开挖步的进行,应力释放率的作用会越来越明显,即同一位置各施工步的竖向位移差会随施工步的进行逐渐增加(如图4-2所示).

　　4.2 有无动荷载的比较

　　与其他地下管线不同,既有轨道线路在其他隧道开挖时,会时不时地有地铁通过.所以,有必要来分析,在其他隧道开挖时动荷载对既有轨道线路是否有影响,且有多大影响.鉴于此,依然采用上面的三维有限元模型来分析动荷载的影响.

　　根据《地铁设计规范》,上海地区轻轨车辆轴重为110kN,同时考虑到2号线运营时的振动影响还必须考虑动力系数,《规范》中规定对于地铁和轻轨的动力系数按铁路桥规公式计算后乘以0.8的系数.另外,在有

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