某電纜隧道下穿復(fù)線橋安全性影響分析

某電纜隧道下穿復(fù)線橋安全性影響分析

Summary：本文通過工程實(shí)例，對某電纜隧道下穿復(fù)線橋進(jìn)行調(diào)查、檢測、分析，并結(jié)合輔助驗(yàn)算，嘗試對結(jié)構(gòu)的安全性影響進(jìn)行探索，供同類型工程參考。Keys：電纜隧道橋墩橋臺安全評估Abstract:Inthispaper,anengineeringexampleisgiven,Theinvestigation,detectionandanalysisofacabletunnelunderadouble-trackbridgearecarriedout,andcombinedwiththeauxiliarycheckingcalculation,theinfluenceofthestructureonthesafetyisexplored,Forreferenceofsimilarprojects.Keywords:CableTunnelsPiersAbutmentsSafetyassessments0引言隨著當(dāng)今城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，人們對環(huán)境的要求也越來越高。尤其近年科學(xué)技術(shù)不斷提升，不僅提高了人們的生活質(zhì)量，也改善了人們的生活方式。對電力資源的應(yīng)用也在不斷提高，但隨著近幾年來電纜隧道在城區(qū)大量建設(shè)，隧道施工對上部建筑帶來了一定的影響，為保證隧道施工的順利進(jìn)行，施工前期對其進(jìn)行安全性評估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)，是采取針對性的措施進(jìn)行處理是關(guān)鍵所在。本文就電纜隧道施工對上部結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行了詳細(xì)分析，為后期隧道的施工提供了數(shù)據(jù)支撐。1工程概況該段隧道平面路徑全長167.15m，隧道斷面采用直墻半圓拱式，毛洞寬2.70m，直墻段高2.20m，拱高1.35m，凈寬1.60m，直墻段凈高1.80m,拱凈高0.80m，采用小管棚+鋼拱架超前支護(hù)，初支采用C25混凝土掛網(wǎng)錨噴，厚200mm，二襯厚300mm，全線采用人工開挖，洞軸總體走向2o，線路地面高程在267～270m，地形坡度2～5?，局部存在陡坡，坡角30°~40°，上覆土層厚度0.7～5.6m，主要為素填土，下伏沙溪廟組厚層狀泥質(zhì)砂巖，局部夾砂巖。隧道圍巖裂隙較發(fā)育，巖體呈塊狀結(jié)構(gòu)，巖體較完整。泥巖單軸飽和抗壓強(qiáng)度5.1MPa，為軟質(zhì)巖。隧道圍巖基本等級Ⅳ級，修正后圍巖級別為Ⅳ級[2]。該復(fù)線橋橋上部結(jié)構(gòu)為等截面鋼筋混凝土單箱三室連續(xù)箱梁，梁高1.20m，梁底部寬為10.75m，頂部寬14.5m，翼板寬1.875m，梁體采用C40混凝土。下部結(jié)構(gòu)為明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)，雙柱式橋墩及重力式石砌U型橋臺[4]。原設(shè)計(jì)荷載為汽-20級、掛-100、人群-3.5kN/m2。2現(xiàn)場調(diào)查及檢測2.1現(xiàn)場調(diào)查根據(jù)新建電纜隧道方案及場調(diào)查情況，P4橋臺邊緣距擬建電纜隧道邊緣最近距離為1.3m，橋臺底距電纜隧道頂垂直距離約15.4m。P3橋墩距擬建電纜隧道水平距離約10.1m，P3橋墩埋深11.4m。圖1.1電纜隧道與某復(fù)線橋平面位置關(guān)系圖圖1.2電纜隧道與某復(fù)線橋垂直位置關(guān)系圖2.2現(xiàn)場檢測現(xiàn)場對該復(fù)線橋基礎(chǔ)及主體進(jìn)行檢測，根據(jù)《重慶市城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)程》（DB50/231-2006）規(guī)范[1]，橋梁橋面系處于C級，上部結(jié)構(gòu)處于A級，下部結(jié)構(gòu)處于A級，橋梁總體技術(shù)狀況等級評定為A級，應(yīng)對橋面系進(jìn)行維修，對上下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行日常保養(yǎng)。橋梁安全性評估結(jié)果：根據(jù)該復(fù)線橋的外觀檢查情況，并結(jié)合相關(guān)資料分析表明：該橋梁結(jié)構(gòu)的安全性評估等級為“合格”等級，即橋梁結(jié)構(gòu)完好，構(gòu)件損傷或缺陷均在規(guī)范允許范圍，橋梁可以正常運(yùn)營。3電纜隧道穩(wěn)定性分析為真實(shí)反映電纜隧道實(shí)施對該復(fù)線橋（P3橋墩與P4橋臺）的影響，采用二維模型對電纜隧道的施工進(jìn)行模擬。根據(jù)圣維南原理，充分考慮電纜隧道施工影響范圍，考慮隧道與橋墩、橋臺的有效影響范圍，模型的計(jì)算區(qū)域取為隧道或樁基兩邊外伸30m，厚度取隧道底或樁底以下30m。3.1二維數(shù)值模擬本次二維數(shù)值模擬分析采用國際通用的大型有限元程序MIDAS-GTS軟件。通過數(shù)值模擬計(jì)算，分析圍巖的位移場、應(yīng)力場、塑性區(qū)分布情況和市政設(shè)施變位情況，評價(jià)隧道施工及對相鄰市政設(shè)施的影響程度及安全性。計(jì)算區(qū)域兩側(cè)水平位移被約束，底面沿豎直方向位移被約束。建模過程綜合考慮地質(zhì)情況和兩者的空間相互關(guān)系，對模型巖土體分層進(jìn)行了安全、合理的簡化。第一層是填土，厚度為0.5~0.8m，第二層是中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，電纜隧道所在巖土層為第二層，即中風(fēng)化砂質(zhì)泥層。巖土體采用實(shí)體單元進(jìn)行模擬，隧道襯砌采用板單元。水平邊界采用橫向位移約束，底部邊界采用豎向位移約束，上邊界為自由邊界（圖3.1）。圖3.1二維有限元模型邊坡約束及加載情況3.2數(shù)值模擬結(jié)果分析1、位移影響分析截面根據(jù)電纜隧道和復(fù)線橋的位置關(guān)系，主要分析電纜隧道開挖后，引起P4橋臺基礎(chǔ)底及P3橋墩基礎(chǔ)底部的位移。2、位移分析P3橋墩、P4橋臺基礎(chǔ)底面豎向位移云圖見圖3.2，P3橋墩、P4橋臺基礎(chǔ)底面水平向位移云圖見圖3.3。由位移云圖可以看出，電纜隧道施工，P4橋臺基底沉降為0.15mm，水平位移為0.05mm，P3橋墩基底沉降為0.018mm，水平位移為0.049mm，且位移云圖中可以看出P3橋墩基礎(chǔ)埋深對電纜隧道及P4橋臺的變形影響不大。隧道最大沉降1.02mm，最大回彈1.49mm。圖3.2P3橋墩基礎(chǔ)豎向位移云圖圖3.3P3橋墩基礎(chǔ)水平向位移云圖3、圍巖應(yīng)力分析隧道實(shí)施以后，XY方向的應(yīng)力云圖見圖3.4。由應(yīng)力云圖可以看出，電纜隧道實(shí)施以后，隧道圍巖未產(chǎn)生拉應(yīng)力，最大壓應(yīng)力為317.65kPa，未超過中風(fēng)化砂抽泥巖抗壓強(qiáng)度。圖3.4P3橋墩基礎(chǔ)XY方向的應(yīng)力云圖4、影響分析小結(jié)電纜隧道開挖后，P4橋臺基礎(chǔ)底最大沉降值為0.15mm，最大水平位移為0.05mm，P3橋墩基礎(chǔ)最大沉降值為0.018mm，最大水平位移值為0.049mm，位移值滿足規(guī)范要求；同時(shí)，圍巖最大拉、壓應(yīng)力均未超過巖土體所能承受抗拉、抗壓強(qiáng)度。電纜隧道的開挖對該復(fù)線橋影響小，不影響其安全及正常通車。4結(jié)論1.以某電纜隧道下穿復(fù)線橋工程為實(shí)例，通過現(xiàn)場調(diào)查、檢測、建模分析，確定了隧道開挖對上部復(fù)線橋的影響程度。為隧道開挖施工提供了重要數(shù)據(jù)支撐。2.本文采用了現(xiàn)場檢測和建模分析相結(jié)合的手段對項(xiàng)目進(jìn)行安全評估，為以后隧道開挖對上部建筑物影響評估提供參考和借鑒。Reference[1]重慶市橋梁協(xié)會(huì).（DB50/231-2006）重慶市城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)程.2006.[2]中華人民共和國建設(shè)部.(GB50021-2001)巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)北