电力隧道与地铁隧道不同角度共建减隔振数值模拟分析--中国期刊网

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电力隧道与地铁隧道不同角度共建减隔振数值模拟分析

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：漆自强

[导读] 摘要：城市地下建筑结构、市政管网、地铁隧道错综复杂，故在城区地表下建设电力隧道必然会出现与地铁以及其他地下建筑结构交叉、穿越等情况，电力隧道与其他地下隧道共建问题就由此产生，本文通过大型仿真数值模拟软件MIDAS计算分析地隧道与电力隧道不同角度交叉（0°、30°、45°、60°、90°）时，地铁运行对电力隧道的振动影响，最终得出结论90°时影响最大，并验证通过设置钢筋混凝土板填充墙可以很好的隔振。

        广州大学土木工程学院广东广州 510006
        摘要：城市地下建筑结构、市政管网、地铁隧道错综复杂，故在城区地表下建设电力隧道必然会出现与地铁以及其他地下建筑结构交叉、穿越等情况，电力隧道与其他地下隧道共建问题就由此产生，本文通过大型仿真数值模拟软件MIDAS计算分析地隧道与电力隧道不同角度交叉（0°、30°、45°、60°、90°）时，地铁运行对电力隧道的振动影响，最终得出结论90°时影响最大，并验证通过设置钢筋混凝土板填充墙可以很好的隔振。
        关键词：地铁隧道；电力隧道；隔振墙；加速度；MIDSA
        1引言
        随着我国城市化水平的不断提高，城市工业发展所需用电越来越大，传统的地面架设电缆电线方式早已无法满足城市发展需求。城市的快速发展需要大量的电力、石油等资源，为了解决阻碍城市发展的电力资源供应和地面土地资源紧张的矛盾问题，采用建设地下电力隧道的方式是解决城市供电问题的必由之路。近年来国内各主要城市对地下空间利用工作一直非常重视，城市地下设施的建设发展迅猛，除地铁外，城市地下商场、地下广场、地下停车场、地下综合体、交通枢纽、综合管廊等工程越来越多。城市地下建筑结构、市政管网、地铁隧道错综复杂，故在城区地表下建设电力隧道必然会出现与地铁以及其他地下建筑结构交叉、穿越等情况，电力隧道与其他地下隧道共建问题就由此产生，这也是当前电力隧道工程建设亟待解决的问题。
        2.研究背景
        随着城市建设的快速发展，越来越多的电力隧道开始被应用到电网建设中，电力隧道多处于城区软弱土层中，施工工艺复杂、城市地下其他管线、隧道众多，周边环境多变，同时由于电力隧道设计使用年限较久，在隧道建成投运后，随时间推移或在周边环境条件的长期影响作用下，会出现影响隧道正常运行检修乃至危及隧道结构安全的工程问题由于电力隧道多修建在城市区域，而我国大多数城区都临近湖泊、河流、海洋等软土地区，而且城区地下建筑结构、地下隧道、市政管线分布复杂，电力隧道在修建过程当中势必会与其他地下管线存在交叉重叠区域，当电力隧道与地铁隧道交叉重叠时，地铁列车荷载通过周围土体将振动传递给临近的电力隧道，电力隧道周边软弱土体受长期列车荷载振动下发生软化或蠕变变形，从而导致电力隧道重叠区域产生沉降，沉降过大时电力隧道管片可能会发生张拉、挤压开裂，导致地下水渗入，影响电力隧道的安全使用。当电力隧道埋深较浅时，在城市道路下方区域的隧道也会受到路面汽车振动荷载的影响。因此，对电力隧道与地铁隧道共建所引发的问题进行研究是很有必要的。
        3.数值模拟
        郁雯【1】为评价轨道交通连续型隔振屏障的隔振效果，通过进行 Abaqus 有限元数值分析，对空沟、填充沟等连续型屏障的隔振效果及其影响因素进行了分析。结果表明：隔振屏障前侧振动加强，屏障后侧存在较好的隔振效果，屏障参数的变化对屏障前振动加强效果的影响较小，部分屏障参数的变化对屏障后侧隔振效果存在影响；屏障的隔振性能随屏障深度的增大而增强，受屏障宽度的影响较小；橡胶板墙隔振性能较差，空沟和混凝土板墙的隔振性能较强，空沟的隔振效果强于混凝土板墙；屏障距离路基越近隔振效果越好，建议工程上应用屏障隔振时，屏障靠近路基设置。
        本文借用郁文【1】模型参数建立三维模型来模拟电力隧道与地铁双隧道不同角度交叉的振动影响，模型尺寸为100x100m，地铁采用直径6m，衬砌0.3m的双向隧道，电力隧道采用3x3.9m的矿山法现浇隧道。电力隧道与地铁间距垂直距离2m。隔振填充墙采用寬1m，长20m，深15m的混凝土板。

        图1 90°（电力隧道与地铁隧道垂直）+填充墙

        图2 T1 加速度                        图3T3 加速度

        表1 不同角度交叉的加速度值
        综上所述，地铁对电力隧道的振动影响，主要是Z方向，也就是T3方向。通过对不同角度的模拟最终得出在90°（电力隧道与地铁隧道垂直时）对开双隧道对电力隧道振动的影响达到最大，T1、T2方向的最大加速度分别为-0.00324m/s2、0.08048m/s2。90°时T3方向的VAL为98db高于车间、办公区、住宅、振动敏感区的允许最大值。当砌筑混凝土板隔振墙时，Z向加速度值为0.02484m/s2，振幅下降了69%。
        4.结论
        本文运用MIDAS有限元数值分析方法对连续型隔振屏障，电力隧道与地铁隧道不同角度交叉两项隔振参数进行了分析。在本文计算条件下，所得结果如下：地铁隧道与电力隧道不同交叉角度对电力隧道受地铁振动的影响较大，实际工程中应尽量选择电力隧道与地铁隧道平行，同时可以考虑设置填充墙减小振动。
        参考文献：
        [1]郁雯，左岩岩，刘杰，温孟瑶．轨道交通连续型隔振屏障隔振效果有限元分析．地震工程学报.2020.CN 62-1208/P.