既有鐵路旁深基坑理論計(jì)算與監(jiān)測數(shù)據(jù)比較

郭 磊

1 工程概況及施工情況介紹

1.1 工程概況

新建滬青平公路立交橋是虹橋交通樞紐的組成部分，該工程設(shè)計(jì)為上跨小淶港之后連續(xù)下穿既有滬昆鐵路、滬寧城際鐵路上下行聯(lián)絡(luò)線、預(yù)留滬杭城際線、高速鐵路101專用線、高鐵正線出地面，其中，滬青平公路穿越鐵路區(qū)域?yàn)榫哞F虹橋樞紐的重要組成部分。該公路下穿既有滬杭鐵路地道分為南北兩幅，總長680 m。滬青平公路下穿既有滬杭鐵路為頂進(jìn)框架橋，下穿新建南聯(lián)絡(luò)線及高鐵為現(xiàn)澆框架橋，其余地段為U形槽結(jié)構(gòu)。

滬青平公路下穿既有滬杭鐵路，滬杭鐵路本地段是雙線電氣化鐵路，運(yùn)輸繁忙，施工中對既有鐵路的防護(hù)是該工程的重難點(diǎn)，防護(hù)工作的重要組成部分就是保證頂進(jìn)基坑的穩(wěn)定。

滬青平框架中橋頂進(jìn)工程基坑由兩部分組成:1)頂進(jìn)工作坑(分南北兩個(gè));2)引道基坑(分南北兩個(gè)引道)。其中北頂進(jìn)工作坑寬25.6 m，長約76.1 m，南頂進(jìn)工作坑寬25.6 m，長約 75.9 m，南北工作坑開挖深度均約10.2 m，采用鉆孔樁圍護(hù)加攪拌樁止水帷幕。該工程周邊環(huán)境和頂進(jìn)工作基坑的設(shè)計(jì)情況見圖1，圖2。

1.2 工程周邊環(huán)境

頂進(jìn)工作基坑范圍內(nèi)的地基土屬第四紀(jì)中更新世Q2至全新世Q4沉積物，主要由飽和黏性土、粉性土和砂土組成，具水平層理，圍護(hù)樁穿越①～⑨地層，各地層的物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

表1 頂進(jìn)基坑范圍內(nèi)土層分布情況及力學(xué)參數(shù)

1.3 施工情況簡介

施工順序如下:1)工作坑地基加固及基坑圍護(hù)(歷時(shí)3.5個(gè)月);2)便梁支墩及橫系梁(歷時(shí)1.0個(gè)月);3)基坑開挖及支撐(歷時(shí)1.0個(gè)月);4)主框架預(yù)制及養(yǎng)護(hù)(歷時(shí) 1.5個(gè)月);5)框架頂進(jìn)(歷時(shí)0.5個(gè)月)。在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工的工程中，我們同步預(yù)埋了測試元件。

2 基坑理論計(jì)算

基坑理論計(jì)算包括:整體穩(wěn)定檢算、墻體抗隆起檢算、抗管涌檢算、地表沉降計(jì)算、圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移計(jì)算、圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算、支撐內(nèi)力計(jì)算。其中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移過大，會引發(fā)圍護(hù)結(jié)構(gòu)后地面的下陷、相鄰建筑物和地下管線的變形或開裂。

2.1 圍護(hù)樁水平位移

樁板式樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移的計(jì)算比較復(fù)雜，在這里是通過基坑計(jì)算軟件計(jì)算的，采用的是經(jīng)驗(yàn)公式法和有限元法，通過計(jì)算，最大的水平位移值為20.6 mm，理論計(jì)算位移包絡(luò)圖如圖3所示。

2.2 周圍地表沉降

采用三種理論計(jì)算了地表沉降，計(jì)算值見表2。

3 基坑現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)

根據(jù)本工程的要求、周圍環(huán)境、基坑本身的特點(diǎn)，本工程基坑實(shí)施了以下監(jiān)測:1)基坑圍護(hù)及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測:圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部沉降和水平位移監(jiān)測;圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層側(cè)向位移(即測斜)監(jiān)測;支撐軸力監(jiān)測;坑外水位監(jiān)測。2)周邊環(huán)境監(jiān)測:周邊地下管線變形監(jiān)測;鐵路路基變形監(jiān)測;便梁支墩垂直位移監(jiān)測。

表2 周圍地表沉降計(jì)算結(jié)果表 mm

3.1 圍護(hù)樁水平位移

現(xiàn)場北端基坑共設(shè)置測斜點(diǎn)14個(gè)，根據(jù)監(jiān)測累計(jì)位移最大值都發(fā)生在第二道支撐拆除時(shí)，現(xiàn)場監(jiān)測值如表3所示。

表3 圍護(hù)樁水平位移監(jiān)測成果表 mm

3.2 周圍地表沉降

現(xiàn)場北端基坑共設(shè)置地表沉降觀測點(diǎn)6個(gè)，其中DB1，DB2是和理論計(jì)算模式相對應(yīng)的，根據(jù)監(jiān)測累計(jì)位移最大值同樣都發(fā)生在第二道支撐拆除時(shí)，現(xiàn)場監(jiān)測值如表4所示。

表4 周圍地表沉降監(jiān)測成果表 mm

4 理論計(jì)算與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析比較及結(jié)論

4.1 圍護(hù)樁水平位移

通過理論計(jì)算圍護(hù)樁水平位移最大值為20.6 mm，現(xiàn)場監(jiān)測最大值為27 mm，現(xiàn)場實(shí)際值略大于理論計(jì)算值，說明:1)理論計(jì)算能完全模擬實(shí)際施工狀態(tài);2)現(xiàn)場監(jiān)測值表明在拆除第二道支撐前，圍護(hù)樁水平位移都小于17 mm，位移累計(jì)最大值都發(fā)生在第二道支撐拆除時(shí)。因此，在同類基坑施工時(shí)，拆除第二道支撐的時(shí)機(jī)掌握很重要，一定在底板澆筑完產(chǎn)生100%強(qiáng)度，并確保傳力帶實(shí)施完畢后再進(jìn)行。

4.2 周圍地表沉降

通過現(xiàn)場監(jiān)測，地表沉降最大值為22 mm，比照理論計(jì)算值，發(fā)現(xiàn)同濟(jì)拋物線模式比較好的模擬了現(xiàn)場施工狀態(tài)，其他兩種計(jì)算方法的理論計(jì)算值都偏大。地表沉降最大值也發(fā)生在第二道支撐拆除時(shí)，因此同樣要注意掌握拆撐的時(shí)機(jī)。

[1] 劉建航，侯學(xué)淵.基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[2] 龔曉南，高有潮.深基坑設(shè)計(jì)施工手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998.