车站施工对邻近管线影响的三维数值模拟

　 地铁车站施工对邻近管线影响的三维数值模拟摘　要:随着城市建设步伐的加快,地铁工程施工对邻近管线的影响问题日趋突出.本文以北京地铁某车站工程为背景,借助大型有限元程序ABAQUS建立了三维隧道-管道-土体耦合模型,详细模拟了车站施工过程对邻近管线的影响.计算结果与现场量测数据基本吻合,验证了数值分析的可靠性.通过管道应力、局部倾斜、附加最大弯矩和地表沉降槽限值的验算,对管线的安全性进行了评估.关键词:地铁工程;地下管线;数值模拟;管-土相互作用　　目前,北京多条地铁线路同时开工,地铁工程影响邻近管线问题已成为地铁施工的重点和难点.地铁开挖引起邻近煤气管泄露、水管爆裂、电缆断裂的情况,国内外均有报道.如何在施工中有效控制开挖引起的地层移动,保护邻近管线的安全,并对管线安全性做出合理的判断,已经成为地铁工程中迫切需要解决的问题. 由于具体工程的地层情况、开挖方式、支护形式、管线材质、接头类型、管道-隧道相对位置变化较大,无论是弹性地基梁法还是工程类比法均无法取得令人满意的预测结果.随着有限元、有限差分以及边界元的发展,数值方法可以有效弥补上述方法存在的局限性.本文作者针对北京地铁的具体工程,用ABAQUS程序进行车站施工影响邻近管线的三维非线性弹塑性分析,预测各施工阶段管道的沉降,结合现场监控量测数据对管道的安全性进行评价.1 工程概况 在建的某地铁车站,主体双层暗挖段采用上下4导洞的洞桩法施工.施工导洞初期支护均为马蹄形结构,下导洞采用双侧壁导坑法开挖,上导洞采用交叉中隔壁法施工.车站的施工环境非常复杂,周围存在大量的地下管线.选取距离隧道结构最近的雨水管作为研究对象,其与相对车站的位置关系如图1所示.详细的施工步骤见图2,其中1~14为开挖面序号.2 管线控制标准与安全判别方法 目前我国还没有统一的管线变形控制标准.一方面,管线现状承载能力和抵抗变形的能力难以确定,因此直接决定了管线控制标准难以确定.另一方面,国内外可以借鉴的地下管线控制标准比较少,除文献