旁側(cè)基坑開(kāi)挖對(duì)既有盾構(gòu)區(qū)間結(jié)構(gòu)的影響分析

耿寧寧　潘學(xué)凱

摘 要：在城市快速發(fā)展的時(shí)代背景下，鄰近軌道交通的工程建設(shè)越來(lái)越多而且越來(lái)越近，基坑開(kāi)挖對(duì)既有軌道交通區(qū)間結(jié)構(gòu)的影響也越來(lái)越受重視。本文以合肥市某高層建筑基坑施工為實(shí)例，采用MIDAS/GTS有限元軟件進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的施工要求與應(yīng)急方案，為地鐵保護(hù)提供重要依據(jù)，也為類似工程提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：基坑開(kāi)挖;既有軌道交通;區(qū)間結(jié)構(gòu);影響分析

中圖分類號(hào)：U455.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

在城市建筑工程建設(shè)中，運(yùn)用深基坑能夠提高建設(shè)的安全性。建筑工程的基坑開(kāi)挖往往會(huì)對(duì)既有軌道交通區(qū)間的結(jié)構(gòu)造成一定影響。因此，本文主要以某高層建筑工程的基坑開(kāi)挖對(duì)合肥既有軌道交通三號(hào)線的區(qū)間結(jié)構(gòu)影響進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的優(yōu)化施工方案，為后續(xù)工程的施工提供安全建設(shè)依據(jù)。

1 工程概述

1.1 某高層建筑基坑工程概述

擬建基坑開(kāi)挖深度約為4.4 m到6.3 m，基坑北側(cè)緊鄰已施工的軌道交通3號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間隧道，基坑圍護(hù)樁外側(cè)與阜陽(yáng)路站到淮南路站區(qū)間右線隧道結(jié)構(gòu)外壁水平距離約9.78 m，垂直距離約7.7 m。

1.2 地質(zhì)概況

根據(jù)擬建項(xiàng)目詳勘報(bào)告及軌道交通3號(hào)線區(qū)間勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地第四紀(jì)地貌型態(tài)屬南淝河支流板橋河一級(jí)階地地貌單元。勘察期間，擬建場(chǎng)地為已拆遷的民房荒地，現(xiàn)場(chǎng)堆填有大量的建筑垃圾。同樣雜填土中埋藏有上層滯水型地下水，一般無(wú)穩(wěn)定的自由水面，主要受大氣降水和地表水滲入補(bǔ)給;粉質(zhì)粘土夾粉土、粉質(zhì)粘土和粉土、粉細(xì)砂夾粉質(zhì)粘土中埋藏有層間型地下水，具有承壓性，其水量較大，并與擬建場(chǎng)地旁的板橋河發(fā)生水利聯(lián)系;強(qiáng)風(fēng)化砂巖中埋藏有裂隙水，其水量較小[1]。

1.3 基坑支護(hù)

基坑北側(cè)靠近區(qū)間隧道處采用雙排樁支護(hù)型式，東側(cè)南段采用土釘墻支護(hù)，其余采用懸臂樁+上部放坡支護(hù)型式。軌道交通影響范圍內(nèi)增設(shè)高壓旋噴樁作為止水帷幕，旋噴樁底伸入中風(fēng)化巖層，基坑內(nèi)設(shè)置減壓及疏干降水井，基坑開(kāi)挖前將基坑內(nèi)地下水面降至基坑底面以下500 mm，止水帷幕外保持水位不變。基坑北側(cè)帷幕外及隧道外側(cè)增設(shè)多組水位觀測(cè)井，監(jiān)測(cè)基坑外水位變化。同時(shí)在基坑降水期間，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)間隧道沉降情況。基坑施工監(jiān)測(cè)單位需加強(qiáng)與區(qū)間隧道施工監(jiān)測(cè)單位信息溝通，如有異常，需立即停止施工，并報(bào)送業(yè)主及設(shè)計(jì)單位，待查明問(wèn)題后方可后續(xù)施工。

2 既有軌道交通區(qū)間結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀調(diào)查

既有區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，區(qū)間結(jié)構(gòu)直徑6 m，線間距12 m，區(qū)間埋深約13.4 m～14 m。根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查資料，該段盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)管片拼裝良好，無(wú)裂縫及滲漏水情況發(fā)生。盾構(gòu)管片出廠檢測(cè)報(bào)告顯示，該段區(qū)間左與右線盾構(gòu)管片檢測(cè)合格，滿足設(shè)計(jì)要求，該段區(qū)間隧道施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)整體穩(wěn)定，處于安全可控范圍內(nèi)[2]。

3 數(shù)值計(jì)算模擬

為了較準(zhǔn)確的反映基坑施工對(duì)軌道交通結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加變形影響，計(jì)算分析采用了二維有限元分析方法，考慮土體的非線性因素，模擬基坑支護(hù)體系與土體間的相互作用。根據(jù)隧道與基坑的位置關(guān)系，選取基坑最不利斷面進(jìn)行分析。根據(jù)圣維南原理，模型在縱向和橫向應(yīng)取基坑開(kāi)挖深度的2～3倍。計(jì)算時(shí)的邊界條件為：x軸方向采用x向約束，y軸方向采用y向約束，上表面為自由面，有限元模型如圖1。

3.1 計(jì)算分析

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，考慮既有變形，基坑施工各工況下鄰近區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)的位移匯總?cè)绫硭荆?/p>

由分析結(jié)果知，基坑開(kāi)挖對(duì)區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)的最大附加水平位移約1.37 mm;受基坑開(kāi)挖卸載的影響，鄰近基坑側(cè)區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)局部略有隆起，最大隆起量約2.49 mm，均滿足5 mm控制值的要求，也滿足《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)程》累計(jì)變形20 mm的要求。因此按既定支護(hù)設(shè)計(jì)方案，基坑開(kāi)挖對(duì)區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)的影響在可控范圍內(nèi)。

4 結(jié)論與建議

建議一：基坑工程必須進(jìn)行信息化施工控制。通過(guò)在工程施工期間對(duì)基坑圍護(hù)體系和周?chē)h(huán)境的變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，匯總各項(xiàng)監(jiān)測(cè)信息，進(jìn)行綜合分析，有利于指導(dǎo)設(shè)計(jì)、施工，直接指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化、合理調(diào)整施工舉措，是保護(hù)周邊環(huán)境、保證基坑工程順利實(shí)施的關(guān)鍵。結(jié)合“時(shí)空效應(yīng)”理論的信息反饋技術(shù)等方法進(jìn)行有效控制，將變形控制在允許的程度，有效、準(zhǔn)確、及時(shí)的施工監(jiān)測(cè)是信息化施工的關(guān)鍵。

建議二：在基坑施工期間的基坑圍護(hù)、開(kāi)挖施工中，要保護(hù)基坑、管線和周?chē)h(huán)境的安全，按基坑設(shè)計(jì)規(guī)模、施工方法、設(shè)計(jì)要求、基坑施工及監(jiān)測(cè)規(guī)范對(duì)監(jiān)測(cè)的要求，進(jìn)行監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的設(shè)置。

建議三：在基坑開(kāi)挖對(duì)既有軌道的區(qū)間結(jié)構(gòu)的影響前提下，其應(yīng)急方案需要施工單位在施工時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，做好應(yīng)急預(yù)案，必要時(shí)須采取注漿加固等措施。在開(kāi)工前成立由各方參加的搶險(xiǎn)小組，作好思想上、物質(zhì)上及人力上的準(zhǔn)備。施工過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)變形過(guò)大，應(yīng)立即停止施工。并告知各方協(xié)調(diào)查明問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形超過(guò)安全控制值時(shí)應(yīng)立即停止挖土，考慮采取回填、坑內(nèi)增設(shè)斜撐等措施，并會(huì)同業(yè)主、設(shè)計(jì)拿出可靠措施后再繼續(xù)施工。同時(shí)在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備沙袋、鋼、木支撐等必要的搶險(xiǎn)物資，以防意外，從而實(shí)現(xiàn)順利建設(shè)施工。

綜上所示，針對(duì)基坑開(kāi)挖對(duì)既有軌道交通區(qū)間結(jié)構(gòu)的影響中，需要建立二維有限元數(shù)據(jù)分析，通過(guò)對(duì)位移與內(nèi)力的計(jì)算，確保建筑工程基坑開(kāi)挖能夠滿足交通區(qū)間結(jié)構(gòu)的受力范圍。同樣在建筑工程基坑開(kāi)挖中，重視支護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新與運(yùn)用，對(duì)應(yīng)急方案與施工要點(diǎn)的重視，從而將施工項(xiàng)目對(duì)既有軌道交通區(qū)間結(jié)構(gòu)的影響降至最低，為建筑工程行業(yè)的健康發(fā)展提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]王雄，潘偉強(qiáng)，李明廣，等.上跨基坑開(kāi)挖對(duì)既有隧道變形的影響及其控制研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2020，46（S1）：18-23.

[2]陳衛(wèi)林，劉興旺，陳東，等.復(fù)雜地層條件下鄰近地鐵超深基坑關(guān)鍵技術(shù)[J].四川建筑科學(xué)研究，2020，46（S1）：41-47.