陈小龙 易领兵 李帅兵 吕兆龙

摘 要：为研究郑州地区地铁区间抗震问题，本文以郑州市地铁2号线建设西路站～西站街站区间区间隧道工程为背景，用MIDAS-GTS有限元软件对区间隧道在静力、设防烈度地震及罕遇地震工况下进行有限元分析，研究区间隧道内力计算结果，分析区间隧道变形及地层变形特征。

关键词：区间隧道；midas-GTS；抗震；隧道内力；隧道变形；地层变形

中图分类号：U455.43；U231.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）17-0096-03

Seismic Calculation and Analysis of Shield Interval of

Zhengzhou Metro Line 2

CHEN Xiaolong1 YI Lingbing2 LI Shuaibing3 LYU Zhaolong3

Abstract： In order to study the earthquake resistance of subway in Zhengzhou area， this paper took the section tunnel project of the west railway station to Xi Zhan Street Station of Zhengzhou Metro Line 2 as the background. The finite element analysis of the interval tunnel under static， fortified earthquake and rare earthquake was carried out with MIDAS-GTS finite element software， and the internal force calculation junction of the tunnel was studied. The characteristics of tunnel deformation and stratum deformation were analyzed.

Keywords： interval tunnel；midas GTS；earthquake；tunnel internal force；tunnel deformation；strata deformation

1 建设西路站～西站街站区间工程概况

本段区间南北走向，南至建设西路站，北至西站街站，基本延桐柏北路延伸，途径棉纺西路，下穿陇海铁路、宏远馨苑小区、郑州纺织品大世界棉布床品市场等建筑物。本区间里程范围为右CK38+906.425～右CK00+071.400（左CK38+906.425～左CK00+071.400）。本区间正线隧道采用盾构法施工。

盾构管片构造形式如下。管片内径：5.5m；管片厚度：0.35m；管片外径：6.2m；管片宽度：1.5m；楔形量：40mm（双面楔形）；分块数：6块。

2 区间抗震计算

2.1 计算参数选取

典型抗震不利计算断面里程取覆土最浅断面[1-4]，对应里程为左CK40+220.000，此处隧道埋深13m。其地层动参数见表1。

2.2 盾构隧道横断面抗震计算

盾构隧道横断面抗震计算结果包括一维地层反应计算结果、地震反应结构强度验算和地震反应结构变形结果。

2.2.1 地震反应结构强度验算。一维土层地震反应分析得到土层相对位移、结构与周围土层剪力，同时结合结构惯性力，进行地震耦合工况下的结构计算。

静力计算、设防烈度地震、罕遇地震工况下的计算结果如图1至图9所示。地震反应结构计算结果见表2。

经地层地震反应计算、隧道结构抗震分析和计算和抗震性能验算，同时考虑承载力抗震调整系数为0.8，设防烈度地震工况下区间隧道结构能满足强度要求，即区间隧道结构总体满足抗震设防性能要求，抗震设计的重点是加强构造措施。

2.2.2 地震反应结构变形结果。在所取的典型断面，设防烈度地震工况隧道所在地层相对变形约为5mm，罕遇地震工况隧道所在地层相对变形约为8mm，而高烈度地震时地下结构变形受周围地层控制，因此地下结构的变形与周围地层的响应基本一致，由此可得出地震工况下隧道结构最大相对变形为8mm。同时，对地震作用下隧道纵缝张开量进行验算，设防烈度地震工况下接缝张开量最大为2.2mm，罕遇地震工况下接缝最大张开量为3.0mm。由于隧道接缝防水標准为“管片接缝张开量为8mm、接缝错位15mm、水压力1.5MPa作用下不渗漏”，故地震作用下管片接缝张开量满足防水要求。

3 结论

本文通过对盾构区间抗震进行数值计算，研究了盾构隧道在静力、设防烈度地震及罕遇地震工况下的计算内力，并分析了地层变形及隧道变形问题，得出如下结论：设防烈度地震工况和罕遇地震工况下结构变形量满足变形限制要求和防水要求，区间隧道结构总体满足抗震设防性能要求。

参考文献：

[1]赵钊.反应位移法在地下结构抗震设计中的应用[D].郑州：中原工学院，2017.

[2]陈代秉.地铁盾构区间隧道抗震分析[J].现代城市轨道交通，2014（2）：20-23.

[3]谢前波，芮元.浅谈地铁区间隧道的抗震[J].科技创新与应用，2012（19）：183.

[4]施正城.地铁车站与区间隧道过渡段的抗震设计分析[D].北京：北京交通大学，2010.