某基坑支护对既有地铁隧道影响分析

路桥建设　某基坑支护对既有地铁隧道影响分析　摘要：近年来，随着城市轨道交通的日益建设，越来越多的出现了地铁保护与周边建设之间相互影响的问题。本文就广州地铁　某隧道旁边新建一栋酒店的地下室时，地下室基坑支护形式对地铁隧道变形、受力影响进行分析，以期对类似工程具有借鉴意义。　关键词：基坑、地铁隧道保护、双排桩　引言　随着城市轨道交通的日益建设，越来越多的出现了地铁保护与周边建设　之间相互影响的问题。当在已建地铁设施附近兴建建筑物时，必须要考虑新建　建筑物施工过程以及施工完成后，对地铁设施的保护问题，特别是新建建筑物　需要在地铁ｌ遂道附近开挖深基坑时，必须要分析基坑支护选型对地铁隧道变　形、受力的影响，选择合理的支护结构形式，尽可能减少对地铁隧道的影响。　１工程概况　本基坑为不规则六边形，周长为５１５．３ｍ，面积为１７９２６．３　，开挖深度约　为１５ｍ，基坑东侧约２０ｍ为规划路，规划路下方为广州地铁某盾构区问隧　道，基坑内边线距离地铁隧道结构边缘平面距离约为１４．３—２０．０ｍ，隧道位　于基底斜下方，竖向净距约３．５ｍ～７．８ｍ。其余三面为空地。本场地地层自上　而下分别为人工填土层Ｑ　冲积～洪积砂层Ｑ　、冲积～洪积土层Ｑ　、　河湖相沉积淤泥及淤泥质土层Ｑ　残积层Ｑ　及基岩。基坑底面基本位于　强风化地层中。　根据地铁保护要求，地铁隧道侧不能采用预应力锚索，以防止锚索错打　人隧道内造成重大安全事故。根据场地条件及地质条件，基坑设计时分析比　选了两个方案：方案一为钻孔灌注桩＋内支撑＋搅拌桩止水的支护形式；方案　二为靠地铁隧道侧采用双排钻孔灌注桩（悬臂）＋顶部放坡的支护形式，其余　侧采用钻孔灌注桩＋预应力锚索＋顶部放坡的支护形式。综合考虑安全、经济、　工期、地铁保护要求等因素，确定方案二为推荐方案。　２地铁隧道安全风险分析　由于本地块距离已经运营的地铁隧道较近，因此施工过程中可能存在以　下风险：　（１）由于基坑正常开挖导致土体向坑内侧向变形，从而导致正在运营的　盾构隧道也向基坑方向变形，结构变形会导致轨道变形，若超过限值将影响　地铁的运营安全；　（２）由于隧道的侧向变形及上部取土产生偏压作用，导致内力重分布，从　而可能引起管片开裂或螺栓被拉坏，或盾构隧道与联络通道接口处发生破　坏；　（３）永久结构施工完成后，建筑物对地基的压力可能对隧道产生侧压力　作用，在此荷载的作用下，隧道内力及变形可能超限；　（４）在基坑倾覆或地层大幅失水情况下，隧道的内力及变形可能超限。　参考以往工程项目并结合本区间隧道的具体情况，综合考虑原施工误差　因素，确定本基坑工程施工引起的地铁结构变形必须满足以下条件：　（１）地铁结构设施绝对沉降量及水平位移量≤１５　ｍｍ；　（２）隧道变形曲线的曲率半径Ｒ≥１５　ｋｍ；　（３）结构沉降高差（纵向）ｄｘ￣４ｍｍ／１０ｍ；　３有限元分析　根据工程的施工组织工序采用ｍｉｄａｓ有限元软件建立三维模型，进行深　基坑工程的三维动态施工过程模拟。模拟深基坑围护结构的施作、土层的分　层开挖和支护结构的分层施作；分析深基坑施工过程中地铁盾构隧道结构的　内力发展过程，确定基坑施工过程隧道结构的最大受力及增量，籍此分析深　基坑施工对地铁区间隧道结构的受力影响，并评估盾构隧道结构的安全状　态；分析深基坑施工过程地铁区间隧道的变形发展过程，确定深基坑施工过　程隧道结构的最大变形量、增量和变形总量，籍此分析深基坑施工对地铁区　间隧道结构变形的不利影响，并对照区间隧道变形允许值评估地铁区间结构　的安全性。　＂２８０＂　靠地铁侧基坑支护剖面图　模型中隧道与支护结构空间关系　本计算分五个工况模拟，分别是：开挖至２．５ｍ（桩锚段顶部放坡坡底）、开　挖至５ｍ（双排桩段顶部放坡坡底）、开挖至９．８５ｍ（负二层地下室区域基底面）、　开挖至１４．２５ｍ（负三层地下室区域基底面）、永久工况（施加建筑物荷载）。　基坑位移汇总表　开挖工序　最大水平位移（Ⅱｌｌｎ）　坑底隆起（Ｉｌｌ】ｎ】　地面最大沉降（ｍｍ】　初始阶段　开挖工况１　１３．１８　ｌ１．１９　１５．６６　开挖工况２　１３．４４　１４．１５　１６．ＯＯ　开挖工况３　１３．７９　１２　１７　１６．３９　开挖工况４　１４．９３　１３　５８　１６．９２　永久工况　１３．９３　３．１７　１６．Ｏ３　从统计结果来看，基坑在各个工况的最大水平位移为１４．９３ｒａｍ，小于本基　坑３０ｍｍ的变形控制要求；基底最大隆起量ｔ４．１５ｍｍ；地面最大沉降量　１６．９２ｍｍ，小于一级基坑２１．４ｍｍ（０．１５Ｈ）的变形控制要求。　盾构隧道位移汇总表　开挖工序　右线最大侧　右线最大沉　右线最大总　左线最大侧　左线晟大沉　左线最大总　移（ａｒｍ）　降（ｍＩｎ）　位移（ｒａｍ）　移（ａｒｍ）　降（ｒａｍ）　位移（ｒａｍ）　初始阶段　开挖工况１　３　５４　０．８５　３　６９　２　７５　０　９７　２．８４　开挖工况２　４　７８　１　０６　４　９５　３　７１　１　１５　３．８　开挖工况３　６　２８　１　３３　６４６　４　８５　ｌ　３７　４　９４　开挖工况４　８　３０　１　６６　８４６　６．２９　１　６３　６　３５　永久工况　４　６３　０．９５　４　７６　３．５０　Ｉ＿０６　３．５５　区间隧道各工况最大沉降量为１．６６ｍｍ，最大水平位移为８．３ｍｍ，小于　１５ｍｍ的变形控制要求，１０ｍ范围内的沉降小于４ｍｍ，且变形曲率半径最小为　４１ｋｍ，大于１５ｋｍ的控制值，满足地铁保护要求。　盾构隧道弯矩汇总表（按修正惯用法，乘ｌＸ，１．３修正系数后）　右线最大正弯矩　右线最大负弯矩　左线最大正弯矩　左线最大负弯　开挖工序　（ｋＮ　ｍ）　ｎ－Ｎ　ｍ）　（ｋＮ＊ｍ）　矩　ｍ）　初始阶段　５７　８２　４１　ｌ５　５５．６０　４０　５１　开挖工况１　６４．０６　４８．０１　６２　６９　４６　５５　开挖工况２　６４．８７　４９９６　６３．８０　４７　７８　开挖工况３　６５．９５　５２２１　６５．０４　４９　３０　开挖工况４　６７．２６　５５　５１　６６　３９　５０．９７　永久工况　６４４３　５１　２６　６３　５８　４７　００　计算结果显示最大弯矩基本出现在０ｏ和９Ｏｏ位置，两者绝对值相差较　小，由于邻接块配筋弱于其他管片配筋，故只用最大弯矩和相应轴力检算邻　接块配筋。各工况下计算配筋分别为４４７ｍｎ／、７８１　ｍ　、８７７　ＩＴＩｎｆ、９９１　ｍｒｄ、　１１５３　ｍｒｄ、９０６ｍ　，实际配筋１５７１　ｍｎ／，各工况下计算裂缝为０（受压状态）。　在正常开挖过程中隧道左右线最大弯矩相比初始状态从５７．８ｋＮｍ增加到　６７．３ｋＮｍ，增幅约为１６％，但计算管片配筋及螺栓强度小于实际配筋及实际螺　栓配置，因此综合判定基坑正常开挖不会对地铁结构造成安（下转第２８８页）　臀圈圜髑　路桥建设　Ｋ１３０＋７８５．２～Ｋ１３１＋０７２．８段，在Ｉ级边坡爆破的第３天，滑体后缘即出现了拉　使坡体失去了支撑，暴露了滑动面，软弱夹层在上覆岩体的重力作用下而失　张裂缝，Ⅲ级边坡平台及坡顶产生多条裂缝。　稳滑移。　５．３高速公路建设中的不合理施工是坡体滑动的又一重要因素。　第四系残坡积层（碎石粘性土）及破碎强风化岩层均含地下水，属透水地　５．４施工时应加强监理工作，尽量避免或降低施工对坡体稳定以及治理　层，中风化岩层不透水～弱透水，地下水排泄不畅或雨季降水人渗，将岩土体　工程的不利影响，同时应加强施工期间和施工后的信息反馈工作，做到动态　进一步浸泡，滑坡体自重增加，滑带土软化，抗剪强度降低，破坏了边坡原有　设计，以确保治理工程的效果。　稳定的自然及应力条件而形成了滑坡。　４　５水是滑坡诱发的另一重要因子　５结语　从上面对滑坡产生的原因分析中，对本区段边坡不良后果应有如下反　思：　参考文献：　［１】何满潮，姚爱军，等．边坡岩体水力学作用的研究Ⅱ】岩石力学与工程学　报，１９９８，１７（６）：６６２—６６６．　【２Ｊ李夕兵．论岩体软弱结构面对应力波传播的影响Ⅱ】爆炸与冲击，１９９３，　１３（４）：３３４—３４２．　５．１高速公路的建设，首先应十分重视工程地质条件。对工程稳定、施工　条件和安全及营运养护的长期影响，合理选定路线方案。　５．２隆一百高速公路的绝大部分滑坡发生的主要原因是由于公路挖方时　（上接第２８Ｏ页）全影响。　［３］张有天，周维垣．岩石高边坡的变形与稳定ｆＭ１．北京：中国水利水电出版　社．１９９９．１—５２．　放坡开挖并挂钢筋网喷射混凝土打设锚杆，此支护形式下计算结果及现场监　测结果均满足基坑及地铁保护的安全要求，支护形式选择科学、经济、合理。　参考文献：　４结论　本基坑已于２０１３年５月中旬开挖至基底，根据现场基坑监测数据，靠地铁　侧基坑最大水平位移为９．３ｍｍ，地面沉降约为１２．６ｍｍ；根据地铁隧道内自动　化沉降监测数据，右线最大侧移为３．７ｒａｍ，右线最大沉降为０．８ｍｍ，实测数据　均小于计算值及地铁保护要求限值。　本基坑与隧道相邻侧的基坑采用悬臂式双排桩支护，上部５ｍ高度采用　［１】刘国彬．王卫东《基坑工程手册》中国建筑工业出版社２００９年儿月第　二版．　【２】施仲衡、周庆瑞、郑晓薇等《地铁设计规范》中国计划出版社２００３年７月　第一版　（上接第２８２页）路桥行业的从业人员，我们仍然需要不断开拓创新，努力探寻　【３】邱小敏．浅议预应力加固技术在公路桥梁中的运用及其特点Ⅱ】．中国高新　桥梁加固的新技术。　技术企业２００９￣９１　参考文献：　【４】王英杰．关于公路桥梁加固新技术的探讨Ⅱ】科技创新导报．２ｏ１１￣８）　【１】石维城．公路桥粱加固中的新技术探讨Ⅱ１．交通世界（建养．机械）．２０１１￣９）　【２】叶志雄．关于公路桥梁加固新技术的探讨ＵＪ．科技信息．２００９￣９）　［５］石素燕．桥梁加固的裂缝处理及改造方法Ⅱ１．交通世界（建养机械）．２０１２　（ｚ１）　（上接第２８３页）用饱和单轴抗压强度标准值（ｆｒｋ）进行桩基础设计施工，往往　础。　造成桩径或桩端嵌岩深度过大、造价增高，特别是对于端承桩。因此，据地区　勘察经验，对于粘土岩、软质岩，在采用嵌岩端承桩时，可建议取蠡ｒｃ进行桩基　２、加强钻探施工、地质编录和取样测试工作，强化建筑场地地层分布特　征、岩土性质及参数、地下水赋存状态与水质特征的可靠性、准确性和完整　性。　础初步设计，桩基础正式大面积施工前通过试桩进行验证。　四、结语　完整可靠的工程地质和水文地质条件勘察过程，包括地层分布特征和岩　３、根据建筑工程特点、勘察成果、现行规范精神和地区勘察经验，在建筑　桩基础岩土工程分析论证方面下工夫，提出合理的建筑桩基础设计与施工方　案建议。　参考文献　［１】中华Ａ－Ｒ，共和国行业标准建筑桩基技术规范（ＪＧＪ９４—２００８）ＩＳ］　北京：中国建筑工业出版社，２００８　【２】张俊红建筑桩基岩土工程勘察工作布置浅议Ⅱ】．北京：工程勘察，２００７　［３】中华人民共和国国家标准．岩土工程勘察￣北京：中国建筑工业出版社，２００９　土性质、地下水赋存状态与水质等建设场地勘察资料，建筑桩基础岩土工程　问题的正确分析评价，是选择桩型、确定桩端持力层、成桩工艺、地下室抗浮　设计的关键因素，应不断提高岩土工程勘察工作质量，确保建筑桩基础工程　安全。为此本文提出以下建议：　１、加强建筑桩基础工程勘察方案设计，对勘察工作过程进行全面质量控　制，保障工程勘察控制程度符合规范要求，为工程勘察研究程度提高奠定基　（上接第２８４页）的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维　布等措施。　ＧＢ５００２１—２００１（２００９年版）［ｓ］　改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴　极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。　（２）灌浆、嵌缝封堵法。灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗　要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝　中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用　四、结语　高速公路桥梁施工正处于发展和壮大的过程之中，因此就需要对公路桥　的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法　梁质量通病给予更多的关注和重视，并要求相关路桥施工企业在进行高速公　是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性止　路桥梁设计、施工及养护的过程中，对可能发生的质量通病进行系统的分析　水材料，以达到封闭裂缝的目的。　与研究，在此基础上对桥梁建设的各个环节加以控制和管理，以保证桥梁使　用的稳定性和安全性，进而提高桥梁的使用质量与使用寿命。从而创造出最　优的工程质量，为社会经济的发展提供应有的助力。　（３）结构加固法。当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固　法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混　凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板　参考文献　加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。　［１］呼丽娜公路桥梁施工中的问题分析Ⅱ】．黑龙江交通科技，２０１１（３）　（４）混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先　『２１王彦辉．公路桥梁施工质量控制方法【１］．交通世界（建养．机械），２０１１（１Ｏ）．　将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材　作者简介　料有普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。　（５）电化学防护法。电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，　李春林（１９６５＿Ｏ９），男，江苏省仪征市人，本科，５－．程师，主要从事主要从事道路　桥粱施工方面工作。　・２８８・