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路基工程 Subgrade Engineering
2010年第3期（总第150期）
隧道开挖引起的路面沉降预测及数值分析
贾晓云12，林宝龙3
（1.西南交通大学土木工程学院，成都610031；2.石家庄铁道学院土木工程分院，石家庄050043；
3.石家庄铁路职业技术学院，石家庄050041）
摘要：采用Peck公式对南水北调中线下穿高速公路段暗涵施工所允许的地表沉降进行预测，
确定65mm为工程元许的地表况降标准。提出了双中洞、多分部的暗挖施工方法，并用FLAC-3D进行数值模拟。实测表明该法可将路面况降控制在60mm以下，能够满足隧道施工安全和环境控制要求。
关键词：南水北调；水工隧洞；暗挖施工；路面况降；数值分析
中图分类号：U455：P642.26
0引言
文献标志码：A
随着我国交通基础设施的飞速发展，下穿既有建筑物的隧道工程越来越多，如在建的温福铁路的琯头岭隧道、北京地铁天坛东站，以及穿越既有车站的长春南北火车站的南北地下通道等。下穿高速公路隧洞施工不可避免地会引起地表沉降，高速公路路基及路面不均匀沉降要求严格，若施工控制不当，将造成既有路面不平整度的超限，降低公路的使用功能，严重时还会引起路面结构损伤，造成部分路面功能丧失。为减少隧道施工对既有高速公路的不良影响，必须对地表沉降变形进行预测及控制。目前国内外已有较多的关于预测地表沉降的方法，但在下穿高速公路大跨三连拱水工隧调施工过程中，影响地表沉降的因素很多，任何简单的计算方法均无法反应众多因素的综合影响。由于数值分析可较为全面地考虑影响地表沉降的各种因素，较为准确地预测隧道施工引起的地表沉降变形。因此，对大跨水工隧洞施工引起的地表沉降进行数值分析研究具有重要的理论和现实意义。
Ghabboussi（.1983）采用了二维和三维有限元法模拟了在两条地下通道上方施工穿越隧道的力学影
响，并与实测进行了对比。Lee和Rowe（1990）采用三维有限单元法，分析参数选取对隧道开挖计算结果的影响，得出各项参数对开挖计算结果的影响规律。国内外研究表明，有限元法是研究隧道开挖问题的有效方法(1-3)
本文以南水北调中线石京段古运河枢纽工程暗挖段为工程背景，采用FLAC-3D有限元软件模拟大跨水工隧润施工过程，研究地表沉降变形规律，从而有针对性地采取措施控制，减少地表沉降对既有高速公
收稿日期：20090505
作者简介：贾晓云（1977-），女，山东荷泽人。讲师，博士研究
生，主要从事隧道衬安全度检算与围岩稳定性等方面的学和科研工作。E-mail:jiaxiaoyun@tom.com。
文章编号：10038825(2010)03010803
路的不良影响。工程概况 1
石太高速公路暗涵暗挖段的地形受人工采掘及堆积垃圾影响，起伏差大，古运河河槽呈“U”形，宽 100150m，漫滩有人工筑路采掘后形成的深坑，岩性为第四系松散层。
该段上游为古运河河滩，下游为村办砖厂及奶除穿越的石太高速公路外，附近无重要地面建筑
广
物、地下管线和地中埋设物。
该工程横穿107国道副线和石太高速公路，暗挖段长80.0m，隧道最大埋深9.8m。隧洞施工过程中，最大允许地表沉降量仅受上方高速公路和施工方法的控制。
暗涵隧洞地表沉降控制基准 2
暗涵施工引起的地表沉降预测
2.1
根据经验，地表沉降规律（横向）可采用墨西哥学者Peck和英国学者Reilly提出的符合正态概率曲线的观点进行分析。横向沉降Peck曲线近似描述如图
1[4)，其方程为
Vi
发弯点
最大曲率
BuW-R
图1地表沉降横向预测示意