劉 健， 李 攀

（湖南路橋建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

隨著城市軌道交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，既有地鐵車(chē)站與地下商業(yè)體連接通道建設(shè)工程也隨之增多，連接通道施工對(duì)鄰近既有地鐵結(jié)構(gòu)的影響問(wèn)題在實(shí)際工程中引起了越來(lái)越多的關(guān)注［1～3］。如何準(zhǔn)確模擬和有效控制施工引起的地表位移和結(jié)構(gòu)形變，確保施工和既有地鐵安全，已成為城市地下空間開(kāi)發(fā)工程中需要解決的重要課題［4～5］，而數(shù)值模擬方法是探究該類(lèi)問(wèn)題常用的方法之一［6～8］。本文以長(zhǎng)沙地鐵2 號(hào)線工程某地鐵車(chē)站新建連接通道為例，采用有限元軟件FLAC3D 進(jìn)行數(shù)值模擬，從地面沉降和地鐵風(fēng)亭結(jié)構(gòu)變形的角度進(jìn)行分析，為評(píng)價(jià)基坑支護(hù)方案的合理性及對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的安全性提供理論依據(jù)并提出建議性處理措施。

1 工程概況

擬建地下連接通道北連商業(yè)體地下車(chē)庫(kù)，南接地鐵2 號(hào)線某站主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻，為地下一層箱型混凝土框架結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)約13.5 m，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)外輪廓寬6.2 m、高5.1 m,埋深約8.4 m。通道西側(cè)為地鐵風(fēng)亭，最小距離為3.2 m。

Ma?lle等[14]借助HPLC-UV法及響應(yīng)面法（RSM）對(duì)葉黃素提取參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，取得了較好的提取效果。Boonnoun等[15]使用液化二甲醚，配合HPLCDAD法，提高了萬(wàn)壽菊花中游離葉黃素的提取率。Fan等[16]利用超臨界CO2及HPLC，研究提取葉黃素的最佳條件，并建立模型提高葉黃素提取率。Cobb等[17]采用HPLC-PDA法及響應(yīng)面法確定了玉米蛋白粉中葉黃素的最佳提取條件，并認(rèn)為葉黃素和玉米黃質(zhì)的提取量是強(qiáng)相關(guān)。Pal等[18]應(yīng)用HPLC法和響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化提取參數(shù)，確定了黃玉米粒中葉黃素的最佳提取方法。

式中:I為單位矩陣;δZk為預(yù)測(cè)觀測(cè)值與測(cè)量值之間的差值;xk|k-1為系統(tǒng)狀態(tài)在第k步的先驗(yàn)估計(jì);θk|k-1為系統(tǒng)狀態(tài)在第k步的先驗(yàn)估計(jì)；θk-1為k-1時(shí)刻實(shí)際測(cè)量值；矩陣Fk為預(yù)測(cè)矩陣，用于預(yù)測(cè)下一個(gè)取樣步驟時(shí)的測(cè)量值；Pk|k-1為狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣在第k步的先驗(yàn)估計(jì)；Pk為狀態(tài)誤差的協(xié)方差矩陣;Kk為卡爾曼增益.

連接通道基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔樁+內(nèi)支撐的支護(hù)形式，設(shè)計(jì)采用直徑為0.8 m、樁間距為1.2 m 的鉆孔樁，樁嵌固深度為5.5 m；冠梁部位設(shè)置一道直徑0.609 m鋼管支撐，支撐間距3.5 m。

2 數(shù)值計(jì)算分析

2.1 計(jì)算模型

2）施工地鐵風(fēng)亭結(jié)構(gòu)，進(jìn)行應(yīng)力平衡計(jì)算，作為影響研究的初始狀態(tài)；

3）施工連接通道基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，開(kāi)挖基坑，直至開(kāi)挖至基坑底，此為最終工序。

圖1 三維計(jì)算模型

圖2 風(fēng)亭結(jié)構(gòu)模型

圖3 連接通道基坑圍護(hù)體系模型

2.2 計(jì)算參數(shù)

2）結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表1。

1）土層參數(shù)。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告及設(shè)計(jì)資料，基坑深度范圍內(nèi)土體均為素填土，天然密度2.00 g/cm3、孔隙比0.72、黏聚力15 kPa、內(nèi)摩擦角10°、壓縮系數(shù)0.40 MPa-1、變形模量15 MPa、側(cè)壓力系數(shù)0.35、泊松比0.38。

表1 結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.3 計(jì)算工況及初始應(yīng)力

第一、二工況為初始工序，故不做展開(kāi)分析，提取相關(guān)應(yīng)力結(jié)果作為后續(xù)影響研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。見(jiàn)圖4-圖6。

大勇，你快帶人走，這里由我們幾個(gè)兄弟斷后，快走，不然一個(gè)也跑不掉。老機(jī)八指揮著他的幾個(gè)兄弟們四散開(kāi)去，一邊推著陳大勇。

連接通道基坑開(kāi)挖后，引起周邊土體的變形見(jiàn)圖7-圖9。

采用巖土工程有限元軟件FLAC3D，模型中預(yù)設(shè)開(kāi)挖土體單元，開(kāi)挖單元及土體單元、風(fēng)亭結(jié)構(gòu)均采用實(shí)體單元，基坑圍護(hù)樁采用pile單元，冠梁及鋼支撐采用beam單元。建模范圍包括風(fēng)亭結(jié)構(gòu)（頂板、底板、側(cè)墻、排風(fēng)井結(jié)構(gòu)）、連接通道基坑及其圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系（圍護(hù)樁、冠梁、鋼支撐），三維模型寬58 m、縱向長(zhǎng)度18 m、深24 m，共55 950個(gè)節(jié)點(diǎn)、51 408個(gè)單元。模型四周法向約束，底部固定約束，頂面自由。見(jiàn)圖1-圖3。

中晚熟品種在2月20日至3月10日生產(chǎn)菌段。早熟品種要在3月1～20日生產(chǎn)菌段。由于長(zhǎng)白山區(qū)冬季氣候比較寒冷，所以菌段要提前發(fā)酵，利于菌絲吃透木料和后熟，并有利于把生長(zhǎng)弱或感染雜菌的菌段挑出來(lái)，回鍋重新滅菌接種，降低壞菌段的數(shù)量，提高菌材利用率，為當(dāng)年增收打下良好基礎(chǔ)。

2.4 計(jì)算結(jié)果

本次研究主要針對(duì)連接通道基坑開(kāi)挖對(duì)地鐵風(fēng)亭結(jié)構(gòu)的影響，為得到準(zhǔn)確的結(jié)果，需進(jìn)行以下工況的研究：

圖4 地層初始應(yīng)力狀態(tài)豎向地層應(yīng)力

圖5 地鐵風(fēng)亭施工后豎向地層應(yīng)力

圖6 地鐵風(fēng)亭結(jié)構(gòu)最大主應(yīng)力

1）考慮地層為原始應(yīng)力狀態(tài)，地鐵風(fēng)亭結(jié)構(gòu)未施工；

圖7 連接通道基坑開(kāi)挖后土體位移

圖8 連接通道基坑開(kāi)挖后地鐵風(fēng)亭位移

圖9 連接通道基坑開(kāi)挖后最大主應(yīng)力

由圖7-圖9 可知，連接通道基坑開(kāi)挖會(huì)引起周邊土體產(chǎn)生水平和豎向位移，最大水平位移為11.24 mm，最大豎向位移為3.73 mm，土體位移導(dǎo)致地鐵風(fēng)亭結(jié)構(gòu)產(chǎn)生偏向基坑方向的變形，最大水平變形0.9 mm，最大豎向變形0.8 mm，變形滿足控制要求。對(duì)比圖6 與圖9b，基坑開(kāi)挖前后風(fēng)亭結(jié)構(gòu)最大主應(yīng)力值由230～967.4 kPa 變化至 225～963.6 kPa，最大變化幅度為2.2%，幅度較小，滿足風(fēng)亭結(jié)構(gòu)的受力要求，較為安全。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可知，連接通道基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用圍護(hù)樁+內(nèi)支撐的形式，較好的控制住了土體變形，從而最大程度減少了對(duì)地鐵風(fēng)亭結(jié)構(gòu)的影響，保證了其結(jié)構(gòu)安全。

在村民家里，日常做飯、洗菜、刷碗等供日常飲食清潔的水都是經(jīng)凈水機(jī)過(guò)濾后的自來(lái)水。剛開(kāi)始凈水機(jī)老板進(jìn)村宣傳在村里推廣的時(shí)候，村里只有幾戶人購(gòu)買(mǎi)安裝，經(jīng)過(guò)宣傳推廣和村民們自己的使用心得，發(fā)現(xiàn)對(duì)改善水質(zhì)有很大幫助，因此，凈水機(jī)得以在該村成功推廣，村民安裝了凈水機(jī)之后，一般飲用水都會(huì)經(jīng)過(guò)凈水機(jī)的過(guò)濾，這樣從山上流出的自來(lái)水，通過(guò)管道引到村民家中，再經(jīng)過(guò)凈水機(jī)的過(guò)濾，就可以放心飲用了。

3 結(jié)論

1）地鐵連接通道基坑開(kāi)挖引起的本身基坑的位移及地表沉降處于變形控制標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，基坑開(kāi)挖引起的地鐵風(fēng)亭結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力變化值處于地鐵結(jié)構(gòu)容許變形范圍內(nèi)，基坑施工不會(huì)造成風(fēng)亭結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)度破壞，施工期間的安全基本可控。

2）基坑開(kāi)挖采用鉆孔樁+內(nèi)支護(hù)的支護(hù)形式是合理可行的，可有效限制周邊土體位移，確保基坑及鄰近地鐵風(fēng)亭結(jié)構(gòu)的安全。