何李
摘 要:文章結(jié)合某地鐵暗挖隧道近距離下穿市政天橋樁基的工程實(shí)例,對(duì)隧道開挖過程中引起周邊地層擾動(dòng)導(dǎo)致建筑物的沉降進(jìn)行了理論分析,并通過合理的簡化與假設(shè)建立起二維有限元計(jì)算模型,將分析結(jié)果結(jié)合淺埋暗挖法理論,提出了合理的保護(hù)措施和技術(shù)手段以指導(dǎo)現(xiàn)場施工。
關(guān)鍵詞:淺埋暗挖法;地鐵隧道;側(cè)穿樁基;模擬分析
中圖分類號(hào):U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):2095-2945(2018)29-0132-02
Abstract: based on the engineering example of a subway undercut tunnel passing through the pile foundation of a municipal overpass, this paper makes a theoretical analysis on the settlement of the building caused by the disturbance of the surrounding strata during the excavation of the tunnel. Through reasonable simplification and assumption, the two-dimensional finite element calculation model is established, and the analysis results are based on the theory of shallow-buried underground excavation method, and reasonable protection measures and technical means are put forward to guide the site construction.
Keywords: shallow excavation method; subway tunnel; side through pile foundation; simulation analysis
淺埋暗挖法隧道施工時(shí),對(duì)周邊地層存在一定的擾動(dòng),當(dāng)期近距側(cè)穿橋梁樁基時(shí)其影響更不可小視,地鐵隧道因地層擾動(dòng)引起地應(yīng)力重分布對(duì)周邊橋梁樁基、房屋、管線等建構(gòu)筑產(chǎn)生危害的情況時(shí)有發(fā)生,故在設(shè)計(jì)階段必須對(duì)隧道對(duì)周邊建構(gòu)筑物產(chǎn)生的影響進(jìn)行認(rèn)真分析,提前采取措施對(duì)既有建構(gòu)筑物進(jìn)行保護(hù)[1-5],本文通過某淺埋暗挖法區(qū)間隧道側(cè)穿市政天橋的數(shù)值模擬分析、設(shè)計(jì)及施工介紹,對(duì)后期類似案例提供一定經(jīng)驗(yàn)參考。
1 工程概況
1.1 設(shè)計(jì)概況
本區(qū)間起點(diǎn)處車站為側(cè)式站臺(tái)站,線間距4.8m,線間距逐漸變?yōu)?7m,區(qū)間終點(diǎn)處車站為島式站臺(tái)站,站前設(shè)停車線,區(qū)間隧道均采用淺埋暗挖法施工,左線為單洞雙線,右線為單洞單線,左線開挖尺寸11.9m×9.2m(寬×高),右線開挖尺寸6.2m×6.5m(寬×高)。在離區(qū)間終點(diǎn)約200m處左右線均側(cè)穿一座市政天橋樁基,左線與樁基最小凈距約0.95m,覆土厚度約15m;右線離樁基最小凈距約4.2m,覆土厚度約16.5m。
區(qū)間側(cè)穿人行天橋橋長48m、橋?qū)?.5m,上部結(jié)構(gòu)為鋼梁,基礎(chǔ)為混凝土樁基礎(chǔ),樁徑1m,中間橋樁長17m,兩側(cè)橋樁長15m。
1.2 穿越段工程地質(zhì)、水文條件
區(qū)間隧道開挖范圍內(nèi)主要為粉質(zhì)黏土、其上主要為雜填土,根據(jù)地下水賦存條件,地下水類型主要有第四系孔隙承壓轉(zhuǎn)無壓水和上層滯水。含水層主要分布于第四系中更新統(tǒng)下荒山組地層中,其巖性主要為粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂、礫砂等砂類土,偶夾黏性土層,埋深較深,含水層厚度大于33m,底部深度未揭露。主要受大氣降水入滲補(bǔ)給,排泄方式主要為蒸發(fā)??辈炜紫稘撍€(wěn)定水位埋深為23.10~47.80m(高程范圍110.78~127.38m),屬于無壓區(qū),對(duì)隧道施工影響不大。
2 數(shù)值分析
根據(jù)實(shí)際情況建立三維有限元模型進(jìn)行計(jì)算分析,橋梁承臺(tái)、樁基采用SOLID45單元模擬、地層采用SOLID45單元模擬,隧道初支采用SHELL43單元模擬、隧道二襯采用SOLID45單元模擬,模型如圖1、圖2所示。
2.1 豎向位移分析
根據(jù)隧道施工過程,選取了左線隧道建成及左右線隧道建成兩個(gè)特殊工況豎向位移云圖如圖3、圖4所示。
隨著施工進(jìn)行,樁頂沉降不斷增加,左線施工完成時(shí),樁頂沉降為5.9mm,右線施工完成后,樁頂沉降增加至8.6mm。
2.2 水平位移分析
根據(jù)隧道施工過程,選取了左線隧道建成及右線隧道建成兩個(gè)特殊工況水平位移云圖如圖5、圖6所示。
隨著施工進(jìn)行,樁頂最大水平位移為3.5mm。
3 工程措施
(1)左線施工時(shí)對(duì)右側(cè)上下兩導(dǎo)坑進(jìn)行全斷面超前深孔注漿加固,上導(dǎo)坑加固范圍為隧道初支外擴(kuò)0.9m,下導(dǎo)坑加固范圍為隧道初支外擴(kuò)2m。
(2)加強(qiáng)支護(hù),格柵鋼架間距0.5m。
(3)施工前,對(duì)該建筑物進(jìn)行一次普查,對(duì)其橋面結(jié)構(gòu)型式、樁基基礎(chǔ)、及和隧道的平面和立面關(guān)系等方面進(jìn)一步核實(shí)。
(4)在施工前對(duì)橋梁進(jìn)行安全評(píng)估,取得其能承受的沉降和差異沉降的有關(guān)數(shù)據(jù)。
(5)對(duì)隧道通過和影響地段進(jìn)行空洞普查,對(duì)查出的空洞采取注漿或其他措施回填,保證回填密實(shí)。
(6)左右線掌子面拉開足夠距離,待左線穩(wěn)定后方可進(jìn)行右線隧道開挖。
(7)隧道通過或鄰近地段,從超前加固措施、開挖方法、支護(hù)手段、回填注降等方面制定專門的措施。
(8)做好拱頂沉降、收斂、地表沉降、橋梁沉降和差異沉降等監(jiān)控量測工作,如發(fā)現(xiàn)沉降或收斂偏大或異常,應(yīng)立即停止開挖及時(shí)注漿和補(bǔ)注漿。
(9)隧道的不同施工階段對(duì)總變形值進(jìn)行目標(biāo)分解,
分解到不同施工階段進(jìn)行控制。
(10)根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果加以整理和分析以指導(dǎo)和修正施工參數(shù)。
4 結(jié)束語
目前,我國地鐵建設(shè)正大步向前,地鐵隧道側(cè)穿或下穿建筑的工程將會(huì)越來越多,因其施工難度一般都較大,往往成為整條隧道建設(shè)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。通過本隧道側(cè)穿市政橋梁樁基的成功實(shí)例,提出如下建議:
(1)對(duì)暗挖隧道
施工采用合理的計(jì)算分析模型,針對(duì)各種施工工況對(duì)地層、結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行針對(duì)性的分析,將計(jì)算結(jié)果結(jié)合淺埋暗挖法理論及工程實(shí)際情況提出相應(yīng)措施以指導(dǎo)施工。
(2)針對(duì)隧道近距離通過既有樁基時(shí),在采取超前深孔注漿等措施后,可有效控制樁基沉降在10mm之內(nèi),通過加強(qiáng)監(jiān)測可有效保證工程安全實(shí)施,降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
(3)淺埋暗挖法施工隧道,應(yīng)盡量拉大左右線掌子面距離,減少左右洞開挖相互影響的效應(yīng),高度重視施工現(xiàn)場的監(jiān)測,根據(jù)對(duì)隧道及地面建構(gòu)筑物的監(jiān)測情況及時(shí)調(diào)整施工參數(shù),實(shí)施動(dòng)態(tài)施工。
參考文獻(xiàn):
[1]王夢(mèng)恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論[M].合肥:安徽教育出版社,2004.
[2]劉波,陶龍光,李希平,等.地鐵盾構(gòu)隧道下穿建筑物基礎(chǔ)誘發(fā)地層變形研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2006,2(4):621-626.
[3]GB50007-2002.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.
[4]陳浩.地鐵暗挖車站下穿既有地鐵隧道變形控制關(guān)鍵技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2013(11):101-104.
[5]吉小明,等.淺埋暗挖地鐵隧道開挖過程模擬研究[J].巖土力學(xué),2002(6):828-830.
[6]郭毅先.淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)及地面沉降控制[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(05):200-201.
[7]張婧.淺談淺埋暗挖法隧道施工[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015(13):201.