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深圳地铁重叠隧道结构受力及地表沉降分析
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【建筑学职称论文】【摘要】本文通过深圳地铁重叠隧道施工数值模拟分析，探讨了重叠隧道结构受力和对地表沉降的控制．并在模型试验和现场量测中对数值分析的结果进行了验证。【关键词】重叠隧道 数值分析 模型试验 现场量测
1 引言
深圳地铁一期工程国贸站—老街站区间隧道位于深圳市繁华的国贸、老街地区，地面道路纵横交错。由于受地铁车站站位及沿线建筑物基础的影响，区间右、左线路采用上、下重叠布置，隧道结构设计为独特的单洞双层重叠结构形式，采用浅埋暗挖法施工。
由于单洞双层结构施工引起的地层效应和结构的力学行为十分复杂，这对施工期间的结构安全和地表沉降控制会带来很大的困难。因此摘清其受力机理和对地表沉降的控制是十分必要的。本文通过数值分析、模型试验和现场量测三方面对其进行研究。
2 重叠隧道施工数值模拟分析
2.1数值分析方法
单洞双层重叠隧道施工模拟计算采用大型有限元软件ANSYS，隧道的开挖和衬砌的施作通过单元死活和改变材料参数的方法模拟，计算采用80mx 80m的范围，边界条件均采用位移边界条件，上边界取地面，为自由面，两侧面、底面均受法向约束。
对于重叠隧道的施工，按先施工上层后施工下层进行，具体步骤如下：①围岩自重应力场计算；②超前支护，开挖上台阶；③上台阶锚喷支护并施作临时仰拱；④下台阶进行超前支护并开挖；⑤下台阶锚喷支护并施作；6～9、开挖下层，同上2～5。
2．2 计算结果分析
2．2．1衬砌内力
上层结构见表1。
2．2．2地表沉降
通过计算，地表位移较小，最大值仅6．7mm，不会对地表产生大的破坏。计算结果见图1。
本文还对从下向上的工况进行了计算分析，先开挖下洞时，地表沉降量约为地表总沉降量的50％，但从下向上开挖地表总沉降量要大于从上向下开挖，因此单洞双层隧道施工中采用从上向下的开挖方法，对拱部进行预支护形成支撑拱，在其保护下进行下部开挖是比较科学、合理的。
图1 单洞双层隧道横截面施工地
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