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摘要:随着我国城市化进程的不断加快及城市建设的推进,城市地下空间的开发利用也越来越被重视。为满足城市发展的需求,提高土体利用率及商业价值,势必会在轨道交通沿线进行高强度的开发,即深基坑工程越来越多。因此,研究大型深基坑开挖对邻近既有隧道的影响具有显著的实际意义。
关键词:轨道交通;深基坑;施工
引言
城市轨道交通作为城市公共交通的骨干,其安全运行对保障人民生命财产安全、维护社会安稳定具有重要意义。随着地下工程开发建设越来越频繁,城市轨道交通与各种建构筑物间的上跨、下穿、邻近情况也越来越多,许多学者对该领域进行一系列研究。基于土力学基本理论和数值计算分析,研究基坑开挖对既有盾构管片变形与应力影响;深基坑施工引起地铁站线结构破坏的原因主要是地下水治理失效和基坑围护施工质量缺陷;在基坑开挖至第2道支撑时进行加载改造为最不利工况,且围护结构侧向位移将超过规范允许值,在施工中应严格避免;针对暗挖地铁车站侧穿安贞东桥施工提出两种保护措施,并采用数值模拟方法对两种保护方案的实施效果进行计算分析。还有部分学者针对不同地质条件下的地下工程,研究施工对邻近既有隧道的影响规律;以及采用各种数值模拟软件,分析邻近施工对地铁结构的影响。然而,以往的研究多集中在地铁隧道或单一车站等结构受施工的影响,对地铁立交车站结构的研究相对较少。以某临近地铁立交车站的深基坑工程为背景,通过建立基坑施工过程中既有车站及附属结构的数值模型,对地铁结构的安全状态进行分析。
1数值模拟施工开挖步骤
隧道北侧基坑开挖模拟步骤为:①轨道交通车站结构激活,位移清零;②开挖第1道支撑内土层,并架设第1道混凝土支撑;③开挖第2道支撑内土层,并架设第2道钢支撑;④开挖第3道支撑内土层,并架设第3道钢支撑;⑤开挖第4道支撑内土层,并架设第4道钢支撑;⑥开挖第5道支撑内土层,并架设第5道钢支撑;⑦开挖第6道支撑内土层,并架设第6道鋼支撑;⑧开挖至坑底,北侧基坑开挖完成。隧道南侧基坑开挖模拟步骤:①地铁车站结构、隧道北侧结构激活,位移清零;②依次开挖土层,并架设各道支撑直至坑底,南侧基坑开挖完成。
2支撑及挖土
基坑土方开挖施工时应用“时空效应”原则,严格遵守限时、支撑开挖要求。土方开挖、支撑施工总原则是严格执行“分层分段、留土护壁、限时、支撑开挖”,将基坑卸载变形对周围设施的变形影响控制在允许范围内。在分层土方开挖阶段,为实测支护结构的受力情况,根据设计要求,在支护结构中预埋钢筋应力计、测斜管、沉降位移标记,并在周边建筑物、地下管线处预埋沉降位移观察点和水位观察井,做好施工期间的监测工作,做到信息化指导施工。基坑开挖必须在围护结构、降水等工程达到设计要求后方可进行。在基坑开挖前,应向监理工程师提供相应的试验和检验报告,征得同意后方可开挖。基坑开挖时严禁超挖。开挖过程中每次挖土必须保证该段地下水位在挖土工作面以下1m,土方开挖至支撑顶面标高200mm处,然后小挖机开槽,及时施工钢筋混凝土支撑。
3基坑局部加固措施
根据基坑局部险情的现场情况及其原因分析,与和昌大夏挡土墙对应段的本工程基坑增设一道斜抛撑,在基坑坡脚卸除反压土后,控制后期该部位基坑变形。施工时,先施工支撑斜抛撑的立柱桩,再浇筑基坑反压土坡脚以外的地下室底板,并设置传力带至商业广场地下室底板(已先期施工),同时在底板上设置斜抛撑支座牛腿,待斜抛撑安装完毕后二次卸除反压土。斜抛撑待地下室施工完成,基坑回填后,割除与外墙交界处设置止水钢板。对出现桩间土崩塌的部位采用桩间砖砌拱墙挡土、拱墙背后局部空洞采用细石填实等措施。结合本工程基坑后期的变形监测及现场巡查,采用坑内增设斜抛撑的加固处理措施能有效地控制基坑周边变形发展,避免了基坑事故的发生。基坑工程是一项综合复杂的岩土工程,造成基坑险情的原因是多方面的。通过该基坑项目的险情分析及处理,可作为类似地区处理基坑变形时的参考经验是:当基坑出现实际施工工况与设计工况不一致、周边环境条件有变化,应及时与各相关方协调并调整方案;基坑出现险情时,应及时分析原因、提出应急处理措施,确保基坑变形稳定;桩锚支护体系一旦发生变形较大,增设坑内斜抛撑是控制支护结构变形发展的可靠措施;基坑发生险情和加固处理期间,应加强基坑变形监测,并及时反馈信息,为险情应急处置、设计加固、施工处理和效果检验提供重要信息化支撑。
4施工保障措施及监测
为保障基坑施工的安全,减小基坑实际施工对轨道交通隧道的影响,确保轨道交通隧道的正常运营,施工中采取如下措施。1)基坑开挖时必须严格遵循有关规范,密切监测基坑围护结构和邻近轨道交通L1隧道的位移情况。根据监测结果实时调整施工参数或采取其他措施,最大程度减小基坑开挖对基坑周边环境带来的不利影响。2)坑内土体加固在一定程度上对于控制地层变位、减小坑底隆起量、减小基坑开挖对邻近轨道交通区间隧道的影响有积极的作用,必须保证坑内土体加固的效果。3)确保坑内降水的效果,并应密切监测基坑周围水位变化。根据监测数据,基坑开挖引起轨道交通L1隧道左线,累计最大竖向位移为4.9mm(沉降),最大水平位移为4.8mm(朝向基坑);相较于有限元计算结果,实际监测结果更小。通过监测数据可以看出轨道交通隧道变形均符合规范控制要求,同时也反映出相关施工保障措施有效保证了基坑施工期间轨道交通隧道的安全。
结束语
当采用轨道交通车站单侧基坑依次开挖,即两侧基坑不对称开挖与轨道交通车站两侧基坑对称开挖相比,更能有效地控制轨道交通车站竖向位移,但对控制车站结构水平位移不利。当轨道交通车站两侧基坑采用对称开挖方式时,较非对称开挖更有利控制地铁车站水平位移,但对控制车站结构竖向位移不利。
参考文献
[1]甄祖玲.深基坑工程施工对相近地铁隧道的影响分析[J].广东土木与建筑,2021,28(06):79-82.
[2]张宝文.地铁深基坑施工风险与控制策略分析研究[J].中国住宅设施,2021(01):121-122.
[3]黄劲松.地铁深基坑工程施工风险管控系统研究[D].广西大学,2020.
关键词:轨道交通;深基坑;施工
引言
城市轨道交通作为城市公共交通的骨干,其安全运行对保障人民生命财产安全、维护社会安稳定具有重要意义。随着地下工程开发建设越来越频繁,城市轨道交通与各种建构筑物间的上跨、下穿、邻近情况也越来越多,许多学者对该领域进行一系列研究。基于土力学基本理论和数值计算分析,研究基坑开挖对既有盾构管片变形与应力影响;深基坑施工引起地铁站线结构破坏的原因主要是地下水治理失效和基坑围护施工质量缺陷;在基坑开挖至第2道支撑时进行加载改造为最不利工况,且围护结构侧向位移将超过规范允许值,在施工中应严格避免;针对暗挖地铁车站侧穿安贞东桥施工提出两种保护措施,并采用数值模拟方法对两种保护方案的实施效果进行计算分析。还有部分学者针对不同地质条件下的地下工程,研究施工对邻近既有隧道的影响规律;以及采用各种数值模拟软件,分析邻近施工对地铁结构的影响。然而,以往的研究多集中在地铁隧道或单一车站等结构受施工的影响,对地铁立交车站结构的研究相对较少。以某临近地铁立交车站的深基坑工程为背景,通过建立基坑施工过程中既有车站及附属结构的数值模型,对地铁结构的安全状态进行分析。
1数值模拟施工开挖步骤
隧道北侧基坑开挖模拟步骤为:①轨道交通车站结构激活,位移清零;②开挖第1道支撑内土层,并架设第1道混凝土支撑;③开挖第2道支撑内土层,并架设第2道钢支撑;④开挖第3道支撑内土层,并架设第3道钢支撑;⑤开挖第4道支撑内土层,并架设第4道钢支撑;⑥开挖第5道支撑内土层,并架设第5道钢支撑;⑦开挖第6道支撑内土层,并架设第6道鋼支撑;⑧开挖至坑底,北侧基坑开挖完成。隧道南侧基坑开挖模拟步骤:①地铁车站结构、隧道北侧结构激活,位移清零;②依次开挖土层,并架设各道支撑直至坑底,南侧基坑开挖完成。
2支撑及挖土
基坑土方开挖施工时应用“时空效应”原则,严格遵守限时、支撑开挖要求。土方开挖、支撑施工总原则是严格执行“分层分段、留土护壁、限时、支撑开挖”,将基坑卸载变形对周围设施的变形影响控制在允许范围内。在分层土方开挖阶段,为实测支护结构的受力情况,根据设计要求,在支护结构中预埋钢筋应力计、测斜管、沉降位移标记,并在周边建筑物、地下管线处预埋沉降位移观察点和水位观察井,做好施工期间的监测工作,做到信息化指导施工。基坑开挖必须在围护结构、降水等工程达到设计要求后方可进行。在基坑开挖前,应向监理工程师提供相应的试验和检验报告,征得同意后方可开挖。基坑开挖时严禁超挖。开挖过程中每次挖土必须保证该段地下水位在挖土工作面以下1m,土方开挖至支撑顶面标高200mm处,然后小挖机开槽,及时施工钢筋混凝土支撑。
3基坑局部加固措施
根据基坑局部险情的现场情况及其原因分析,与和昌大夏挡土墙对应段的本工程基坑增设一道斜抛撑,在基坑坡脚卸除反压土后,控制后期该部位基坑变形。施工时,先施工支撑斜抛撑的立柱桩,再浇筑基坑反压土坡脚以外的地下室底板,并设置传力带至商业广场地下室底板(已先期施工),同时在底板上设置斜抛撑支座牛腿,待斜抛撑安装完毕后二次卸除反压土。斜抛撑待地下室施工完成,基坑回填后,割除与外墙交界处设置止水钢板。对出现桩间土崩塌的部位采用桩间砖砌拱墙挡土、拱墙背后局部空洞采用细石填实等措施。结合本工程基坑后期的变形监测及现场巡查,采用坑内增设斜抛撑的加固处理措施能有效地控制基坑周边变形发展,避免了基坑事故的发生。基坑工程是一项综合复杂的岩土工程,造成基坑险情的原因是多方面的。通过该基坑项目的险情分析及处理,可作为类似地区处理基坑变形时的参考经验是:当基坑出现实际施工工况与设计工况不一致、周边环境条件有变化,应及时与各相关方协调并调整方案;基坑出现险情时,应及时分析原因、提出应急处理措施,确保基坑变形稳定;桩锚支护体系一旦发生变形较大,增设坑内斜抛撑是控制支护结构变形发展的可靠措施;基坑发生险情和加固处理期间,应加强基坑变形监测,并及时反馈信息,为险情应急处置、设计加固、施工处理和效果检验提供重要信息化支撑。
4施工保障措施及监测
为保障基坑施工的安全,减小基坑实际施工对轨道交通隧道的影响,确保轨道交通隧道的正常运营,施工中采取如下措施。1)基坑开挖时必须严格遵循有关规范,密切监测基坑围护结构和邻近轨道交通L1隧道的位移情况。根据监测结果实时调整施工参数或采取其他措施,最大程度减小基坑开挖对基坑周边环境带来的不利影响。2)坑内土体加固在一定程度上对于控制地层变位、减小坑底隆起量、减小基坑开挖对邻近轨道交通区间隧道的影响有积极的作用,必须保证坑内土体加固的效果。3)确保坑内降水的效果,并应密切监测基坑周围水位变化。根据监测数据,基坑开挖引起轨道交通L1隧道左线,累计最大竖向位移为4.9mm(沉降),最大水平位移为4.8mm(朝向基坑);相较于有限元计算结果,实际监测结果更小。通过监测数据可以看出轨道交通隧道变形均符合规范控制要求,同时也反映出相关施工保障措施有效保证了基坑施工期间轨道交通隧道的安全。
结束语
当采用轨道交通车站单侧基坑依次开挖,即两侧基坑不对称开挖与轨道交通车站两侧基坑对称开挖相比,更能有效地控制轨道交通车站竖向位移,但对控制车站结构水平位移不利。当轨道交通车站两侧基坑采用对称开挖方式时,较非对称开挖更有利控制地铁车站水平位移,但对控制车站结构竖向位移不利。
参考文献
[1]甄祖玲.深基坑工程施工对相近地铁隧道的影响分析[J].广东土木与建筑,2021,28(06):79-82.
[2]张宝文.地铁深基坑施工风险与控制策略分析研究[J].中国住宅设施,2021(01):121-122.
[3]黄劲松.地铁深基坑工程施工风险管控系统研究[D].广西大学,2020.