第3期 宋卫东等：北京地铁五号线近接玉蜓桥施工的力学行为研究 .253. 表2支护参数表 Table 2 Parameters of supports 支护方式 支护措施 材料及规格 支护参数值 小导管 外径43.2mm,0=3.25mm 38.5m 超前支护 小导管注浆 1:1水泥玻璃浆 2.89m3 喷混凝土 喷射C20混凝土 5.10m3 初期支护 钢筋网 6mm,150mm×150mm网格 0.07t 初期支护背后注水泥浆 1.10m3 防水混凝土 C30防水混凝土 5.90m3 钢筋 HPB235 0.09t 二次衬砌 钢筋 HRB335 0.90t 二次衬砌背后注水泥浆 0.52m3 开挖方向、 DMX-0.005115 2 47101316192225 SwMX=-0.000 14 17 20 23 26 9 121518 2124272930 0.00 0.000358 图4隧道模拟开挖顺序 Fig-4 Simulated tunnel excavation sequences 假定隧道开挖形成“毛洞状态”时，洞周围土体 荷载释放40%；二次衬砌形成后，洞周围土体荷载 释放60%.需要指出的是，ANSYS激活“死单元”的 图5地表沉降示意图（单位：m) 效果，不是将杀死的单元从模型中删除，而是将其刚 Fig.5 Sketch of aground surface settlement (unit:m) 度等特性矩阵乘一个很小的因子，死单元的单元荷 载将为零，不对荷载向量生效，将死单元激活，也是 同理，不是在模型上添加新单元，而是将死单元的特 性矩阵恢复， -2 2.6结果分析 (1)通过三维有限元分析，左右线同时开挖完 -3 成后，地表的最大沉降量表现在左右线隧道中线与 4 地表的交汇处，最大约为5.2mm,远远小于环境控 制要求（最大允许值30mm,警界值15mm).纵向方 -50 6 3248 64 80 向，随着开挖步的推进，隧道开挖对地表的影响逐渐 计算时间步长/步 减小，地表的沉降值由5.2mm逐渐减小为1.4mm, 如图5所示，横向上隧道开挖带来的影响以左右线 图6地表沉降历时曲线 Fig.6 Historical curve of aground surface settlement 隧道为中心向两侧逐渐递减，由5.2mm递减为 0.9mm图6绘出了随着开挖步的进行地表沉降值 道端：两桥台的最终沉降量均小于控制要求 的变化.从图中可知开挖的前期，即前30步，地表 (15mm).因此，对桥台而言，隧道开挖对桥台的影 沉降变化较大，而且累计沉降量占最终沉降量的 响很小，是安全的，不需要采取加固措施，另外，由 67%左右 于左线区间隧道在水平方向上穿越1号桥台，而 (2)桥台1,2的沉降变化如图7所示.桥台1 2号桥台离右线隧道的最近距离为1.6m·因此，最 的最大沉降量为4.7mm,表现在近接左侧隧道端； 大沉降量出现在1号桥台上，并且1号桥台由左端 桥台2的最大沉降量为4.2mm,表现在近接右线隧 到右端，随着与左线隧道距离的减小，开挖对其的影表2 支护参数表 Table2 Parameters of supports 支护方式 支护措施 材料及规格 支护参数值 超前支护 小导管 外径43∙2mm‚δ＝3∙25mm 38∙5m 小导管注浆 1∶1水泥玻璃浆 2∙89m 3 喷混凝土 喷射 C20混凝土 5∙10m 3 初期支护 钢筋网 ●6mm‚150mm×150mm 网格 0∙07t 初期支护背后注水泥浆 － 1∙10m 3 防水混凝土 C30防水混凝土 5∙90m 3 二次衬砌 钢筋 HPB235 0∙09t 钢筋 HRB335 0∙90t 二次衬砌背后注水泥浆 － 0∙52m 3 图4 隧道模拟开挖顺序 Fig．4 Simulated tunnel excavation sequences 假定隧道开挖形成“毛洞状态”时‚洞周围土体 荷载释放40％；二次衬砌形成后‚洞周围土体荷载 释放60％．需要指出的是‚ANSYS 激活“死单元”的 效果‚不是将杀死的单元从模型中删除‚而是将其刚 度等特性矩阵乘一个很小的因子．死单元的单元荷 载将为零‚不对荷载向量生效．将死单元激活‚也是 同理‚不是在模型上添加新单元‚而是将死单元的特 性矩阵恢复． 2∙6 结果分析 （1） 通过三维有限元分析‚左右线同时开挖完 成后‚地表的最大沉降量表现在左右线隧道中线与 地表的交汇处‚最大约为5∙2mm‚远远小于环境控 制要求（最大允许值30mm‚警界值15mm）．纵向方 向‚随着开挖步的推进‚隧道开挖对地表的影响逐渐 减小‚地表的沉降值由5∙2mm 逐渐减小为1∙4mm‚ 如图5所示．横向上隧道开挖带来的影响以左右线 隧道为中心向两侧逐渐递减‚由5∙2mm 递减为 0∙9mm．图6绘出了随着开挖步的进行地表沉降值 的变化．从图中可知开挖的前期‚即前30步‚地表 沉降变化较大‚而且累计沉降量占最终沉降量的 67％左右． （2） 桥台1‚2的沉降变化如图7所示．桥台1 的最大沉降量为4∙7mm‚表现在近接左侧隧道端； 桥台2的最大沉降量为4∙2mm‚表现在近接右线隧 图5 地表沉降示意图（单位：m） Fig．5 Sketch of aground surface settlement （unit： m） 图6 地表沉降历时曲线 Fig．6 Historical curve of aground surface settlement 道 端；两 桥 台 的 最 终 沉 降 量 均 小 于 控 制 要 求 （15mm）．因此‚对桥台而言‚隧道开挖对桥台的影 响很小‚是安全的‚不需要采取加固措施．另外‚由 于左线区间隧道在水平方向上穿越1号桥台‚而 2号桥台离右线隧道的最近距离为1∙6m．因此‚最 大沉降量出现在1号桥台上．并且1号桥台由左端 到右端‚随着与左线隧道距离的减小‚开挖对其的影 第3期 宋卫东等： 北京地铁五号线近接玉蜓桥施工的力学行为研究 ·253·