论文部分内容阅读
【摘 要】 随着经济的快速发展，地铁已经渐渐成为发达城市的重要交通工具。作为城市内的便利工具，地铁与建筑物之间相互交错在施工过程中是不可避免的。而地铁从建筑物下面或旁边经过，会对建筑物的桩基础产生一定的影响。因此在桩基和基坑的设计中，应根据地铁规划的特定路线，采取针对性措施。
【关键词】 盾构隧道；建筑物桩基础
一、前言
随着经济社会的不断发展，地铁应景成为发达城市的重要交通工具。尤其是在最近几年里，地铁的发展已经达到一个高潮。作为城市区域功能的一部分，地铁和建筑物之间总是会有所结合。以往地铁的建设都要对建筑的结构和基础进行保护。但是对于年代久远的建筑来说，附近的土层相对敏感，导致地铁盾施工的难度增大。如果能够在设计环节解决施工问题，在建筑中基础和基坑的设计工程就必须采取一定措施来降低对建筑物基的影响。
我们以上海虹桥为例：上海虹桥是上海的交通枢纽，是各个交通的集合点。其中有两条地下铁从早期建成的西航班楼下穿过，通往东交通中心。怎么能降低地铁隧道穿越对建筑物桩基础的影响呢？这些都要在基础和基坑工程设计中解决。
二、工程概况
1、上海虹桥位于原虹桥机场西部，交通范围广，是上海的交通枢纽。各交通的平面分布由西到东依次有西交通广场、高铁、磁悬浮列车、西航站楼。地铁轨道中交通十号线路和二号线路从东向西穿过西航站楼，然后抵达东交通中心。由于建设初期的施工要求，轨道交通是在西航站楼全部建成之后才用盾构法能施工的。交通十号线和二号线从西航站楼中东西穿越西航站楼区域，然后进入东交通中心。长度跨越约166米，单根隧道半径3.1米，双向隧道同向情况下间距11.4米。由于西航站楼设计的柱位布置等因素，双向双线隧道横跨南北约100米。
2、地铁隧道与基础和基坑工程的相互影响
地铁隧道是在西航站楼全部建成之后在进行盾构法施工的，因此，西航站楼在设计时就应该考虑站楼施工完毕后地铁隧道的盾构法施工在不同阶段对建筑物桩基础的影响。因此，西航站楼的结构布置不但要满足自身的使用，而且还要考虑到地铁隧道的分布，与之相错开。由于两条路线盾构法穿越的土质都比较松软，因此对周边建筑物基础将造成很大影响。影响周邊工程桩的承载能力。因此，合理的基础设计能对工程桩进行有效保护。而在施工过程中，盾构推进法对周边软土层的变形很敏感。周边土地的附加应力产生变形时会使隧道也跟着变形，甚至可能照成隧道管的开裂、渗透。因此，西航站楼的设计中应该精细演算，防止建筑物的沉降过多，避免造成地铁隧道因沉降而变形，影响交通运转。而西航站楼从坑基支护设计的角度与其他区域相比，基坑深度不深，基地高差变化大，可能导致基坑维护结构与地铁隧道可能发生冲突。因此，基坑支护结构也要进行严密设计，在确保工程质量的同时，防止留下地下障碍物或造成盾构推进路程中土体分配不均衡现象，确保隧道安全。地铁隧道从西航站楼通往东交通中心东侧的地下连续墙进入接收竖井。由于需要切割地下墙，影响盾构推进，好肥实践久，因此，盾构进洞位置的外侧需要加牢加固，防止地下水的流出和地面坍塌使工程无法进行。而且东交通中心东侧的地下连续墙，同样需要在开动的位置附近加牢加固，确保墙体安全。
3、地铁隧道盾构穿越区域的基础设计
（1）桩型选择
西航站楼是最先施工的区域，通常使用有预应力的钢筋混凝土管桩（phc桩）作基础桩。将预制桩当作工程桩使用是比较划算的，成本较低，能够提供足够的竖向承载力。但是其侧向承载力不够强，一旦损坏将影响整个工程的进展，可能致使全路段的竖向承载力薄弱。因此在地铁盾构隧道穿越的影响范围内，预制PHC桩不适合作为工程桩。和钻孔灌注桩桩内整体钢筋笼相比，一层性浇筑成型的抗侧刚度的能力更大，整体性能更好；而且经过长时间的研究实践，施工工艺更加成熟，能够保证成桩的质量。和以往的工程相比，本工程采用钻孔灌注代替预应力钢筋混凝土管桩能够减少盾构法对侧向挤压的影响。
（2）桩基设计
桩基的设计不但要满足受力的需求，而且还要考虑到建筑物在使用过程中发生的沉降给人们带来的不利影响，因此要加强对沉降的控制，确保施工工程的质量。隧道盾构穿越区域的工程桩全部采用Ф850的钻孔灌注桩，桩端持力层进入到第9层粉砂层，并且采取了桩端后注浆的施工工艺，加固桩底沉渣，但承载力计算时并不考虑桩端后注浆对承载力的提高作用。单桩承载力仅用到3500kN。
由于桩基平面的布置是需要给盾构施工提供创造条件的，所以桩基布置应该紧凑，并且远离隧道布置。这个区域的工程桩都是柱下承台桩，为了使盾构隧道施工圆满完成，承台应该设置成长条形状；东西方向的轴线下，单根轴线布设两排工程桩。从图1可以看出，柱位下桩基平面布置的调整。盾构穿越影响范围的桩端后注浆钻孔灌注桩全部沿东西向轴线双排布置，工程桩及桩基承台平面布置见图2。
（3）工程桩周边的土体加固设计
因为隧道间距控制和航站楼轴线不完全相同，因此工程桩和承台与隧道的距离也不一样。桩侧距离隧道最近约为2.4m，基础埋深最深的区域基础底板底距离盾构隧道顶的最小距离仅为3.1m。为了降低盾构法穿越对地基和工程桩的影响，必须要对土体加固。西航站楼底板最低的联络通道区域，为了稳固联络通道区域下的土质不因为盾构法的施工与整体土层脱离，并且保护工程桩，这就也需要对这一区域被穿越的土体进行加牢加固，降低盾构法施工对土层的影响，见图3。
在地铁隧道与邻近工程桩的距离小于3m的区域需对工程桩进行保护，具体措施为在地铁隧道与邻近工程桩之间设置单排的三轴水泥土搅拌桩，隔离盾构施工对土体扰动的影响，有效减少工程桩的水平变形和桩身内力，见图4。
三、地铁隧道盾构
地铁隧道盾构穿越区域的基坑支护设计和西航站楼的基础结构、工程桩设计相同，在隧道盾构法施工的影响范围内，对基坑支护做出了相应的设计。主要体现在西航站楼的基坑围护设计和地铁隧道盾构进洞位置附近的土体加固设计以及两个方面。
1、西航站楼与虹桥交通枢纽的其他位置的基坑支护设计相比，西航站楼区域的基坑开挖不深，各部分的埋置深度差又比较大，所以，基坑设计采用的是无支撑维护结构和水泥土搅拌桩重力式挡墙。水泥土搅拌桩可以根据开挖深度和基坑的平面形状的不同进行调整。西航站楼区域围护结构主要为水泥土搅拌桩重力式挡土墙。由于地铁隧道在施工过程中碰到土质不均衡的土层时会发生位移，所以围护结构的设置应对照地铁隧道的位置，避免出现水泥土搅拌桩加固不完全造成穿越位置土体的软硬不均。
2、盾构进洞位置附近的土体加固设计盾构隧道穿越西航站楼，从东交通中心的东侧地下连续墙位置进入接受竖井内。盾构进出竖井洞门前，必须对洞口土体进行加固处理，应保证加固土体的均匀密实，并且加固土体与盾构接收井地下连续墙应密实连接，以防止洞门打开后土体和地下水涌入竖井内，从而引起地面坍塌和危及盾构施工。
四、总结
综上所述，在已建成的建筑物下进行盾构法施工，存在很大的难度。因此，如果要在已建成的建筑物下进行施工，考虑到各个方面对施工带来的影响，对各种因素进行全面的收集分析。确保建筑物桩基础的安全。
参考文献：
[1]徐而进，陈伟，褚峰：《桩基沉降对紧邻地铁隧道的影响分析》，《结构工程师》2009年04期
[2]张州：《承台厚度对桩基础受力的影响分析》，《山西建筑》2009年14期
[3]王双剑，袁文兵，宁志刚：《某热轧轧钢厂房地下室有限元分析》，《建筑结构》2009年01期
[4]侯玉伟：《盾构隧道侧向穿越桩基时对桩体土体及地面变形的影响》，《城市轨道交通研究》，2010年05期
【关键词】 盾构隧道；建筑物桩基础
一、前言
随着经济社会的不断发展，地铁应景成为发达城市的重要交通工具。尤其是在最近几年里，地铁的发展已经达到一个高潮。作为城市区域功能的一部分，地铁和建筑物之间总是会有所结合。以往地铁的建设都要对建筑的结构和基础进行保护。但是对于年代久远的建筑来说，附近的土层相对敏感，导致地铁盾施工的难度增大。如果能够在设计环节解决施工问题，在建筑中基础和基坑的设计工程就必须采取一定措施来降低对建筑物基的影响。
我们以上海虹桥为例：上海虹桥是上海的交通枢纽，是各个交通的集合点。其中有两条地下铁从早期建成的西航班楼下穿过，通往东交通中心。怎么能降低地铁隧道穿越对建筑物桩基础的影响呢？这些都要在基础和基坑工程设计中解决。
二、工程概况
1、上海虹桥位于原虹桥机场西部，交通范围广，是上海的交通枢纽。各交通的平面分布由西到东依次有西交通广场、高铁、磁悬浮列车、西航站楼。地铁轨道中交通十号线路和二号线路从东向西穿过西航站楼，然后抵达东交通中心。由于建设初期的施工要求，轨道交通是在西航站楼全部建成之后才用盾构法能施工的。交通十号线和二号线从西航站楼中东西穿越西航站楼区域，然后进入东交通中心。长度跨越约166米，单根隧道半径3.1米，双向隧道同向情况下间距11.4米。由于西航站楼设计的柱位布置等因素，双向双线隧道横跨南北约100米。
2、地铁隧道与基础和基坑工程的相互影响
地铁隧道是在西航站楼全部建成之后在进行盾构法施工的，因此，西航站楼在设计时就应该考虑站楼施工完毕后地铁隧道的盾构法施工在不同阶段对建筑物桩基础的影响。因此，西航站楼的结构布置不但要满足自身的使用，而且还要考虑到地铁隧道的分布，与之相错开。由于两条路线盾构法穿越的土质都比较松软，因此对周边建筑物基础将造成很大影响。影响周邊工程桩的承载能力。因此，合理的基础设计能对工程桩进行有效保护。而在施工过程中，盾构推进法对周边软土层的变形很敏感。周边土地的附加应力产生变形时会使隧道也跟着变形，甚至可能照成隧道管的开裂、渗透。因此，西航站楼的设计中应该精细演算，防止建筑物的沉降过多，避免造成地铁隧道因沉降而变形，影响交通运转。而西航站楼从坑基支护设计的角度与其他区域相比，基坑深度不深，基地高差变化大，可能导致基坑维护结构与地铁隧道可能发生冲突。因此，基坑支护结构也要进行严密设计，在确保工程质量的同时，防止留下地下障碍物或造成盾构推进路程中土体分配不均衡现象，确保隧道安全。地铁隧道从西航站楼通往东交通中心东侧的地下连续墙进入接收竖井。由于需要切割地下墙，影响盾构推进，好肥实践久，因此，盾构进洞位置的外侧需要加牢加固，防止地下水的流出和地面坍塌使工程无法进行。而且东交通中心东侧的地下连续墙，同样需要在开动的位置附近加牢加固，确保墙体安全。
3、地铁隧道盾构穿越区域的基础设计
（1）桩型选择
西航站楼是最先施工的区域，通常使用有预应力的钢筋混凝土管桩（phc桩）作基础桩。将预制桩当作工程桩使用是比较划算的，成本较低，能够提供足够的竖向承载力。但是其侧向承载力不够强，一旦损坏将影响整个工程的进展，可能致使全路段的竖向承载力薄弱。因此在地铁盾构隧道穿越的影响范围内，预制PHC桩不适合作为工程桩。和钻孔灌注桩桩内整体钢筋笼相比，一层性浇筑成型的抗侧刚度的能力更大，整体性能更好；而且经过长时间的研究实践，施工工艺更加成熟，能够保证成桩的质量。和以往的工程相比，本工程采用钻孔灌注代替预应力钢筋混凝土管桩能够减少盾构法对侧向挤压的影响。
（2）桩基设计
桩基的设计不但要满足受力的需求，而且还要考虑到建筑物在使用过程中发生的沉降给人们带来的不利影响，因此要加强对沉降的控制，确保施工工程的质量。隧道盾构穿越区域的工程桩全部采用Ф850的钻孔灌注桩，桩端持力层进入到第9层粉砂层，并且采取了桩端后注浆的施工工艺，加固桩底沉渣，但承载力计算时并不考虑桩端后注浆对承载力的提高作用。单桩承载力仅用到3500kN。
由于桩基平面的布置是需要给盾构施工提供创造条件的，所以桩基布置应该紧凑，并且远离隧道布置。这个区域的工程桩都是柱下承台桩，为了使盾构隧道施工圆满完成，承台应该设置成长条形状；东西方向的轴线下，单根轴线布设两排工程桩。从图1可以看出，柱位下桩基平面布置的调整。盾构穿越影响范围的桩端后注浆钻孔灌注桩全部沿东西向轴线双排布置，工程桩及桩基承台平面布置见图2。
（3）工程桩周边的土体加固设计
因为隧道间距控制和航站楼轴线不完全相同，因此工程桩和承台与隧道的距离也不一样。桩侧距离隧道最近约为2.4m，基础埋深最深的区域基础底板底距离盾构隧道顶的最小距离仅为3.1m。为了降低盾构法穿越对地基和工程桩的影响，必须要对土体加固。西航站楼底板最低的联络通道区域，为了稳固联络通道区域下的土质不因为盾构法的施工与整体土层脱离，并且保护工程桩，这就也需要对这一区域被穿越的土体进行加牢加固，降低盾构法施工对土层的影响，见图3。
在地铁隧道与邻近工程桩的距离小于3m的区域需对工程桩进行保护，具体措施为在地铁隧道与邻近工程桩之间设置单排的三轴水泥土搅拌桩，隔离盾构施工对土体扰动的影响，有效减少工程桩的水平变形和桩身内力，见图4。
三、地铁隧道盾构
地铁隧道盾构穿越区域的基坑支护设计和西航站楼的基础结构、工程桩设计相同，在隧道盾构法施工的影响范围内，对基坑支护做出了相应的设计。主要体现在西航站楼的基坑围护设计和地铁隧道盾构进洞位置附近的土体加固设计以及两个方面。
1、西航站楼与虹桥交通枢纽的其他位置的基坑支护设计相比，西航站楼区域的基坑开挖不深，各部分的埋置深度差又比较大，所以，基坑设计采用的是无支撑维护结构和水泥土搅拌桩重力式挡墙。水泥土搅拌桩可以根据开挖深度和基坑的平面形状的不同进行调整。西航站楼区域围护结构主要为水泥土搅拌桩重力式挡土墙。由于地铁隧道在施工过程中碰到土质不均衡的土层时会发生位移，所以围护结构的设置应对照地铁隧道的位置，避免出现水泥土搅拌桩加固不完全造成穿越位置土体的软硬不均。
2、盾构进洞位置附近的土体加固设计盾构隧道穿越西航站楼，从东交通中心的东侧地下连续墙位置进入接受竖井内。盾构进出竖井洞门前，必须对洞口土体进行加固处理，应保证加固土体的均匀密实，并且加固土体与盾构接收井地下连续墙应密实连接，以防止洞门打开后土体和地下水涌入竖井内，从而引起地面坍塌和危及盾构施工。
四、总结
综上所述，在已建成的建筑物下进行盾构法施工，存在很大的难度。因此，如果要在已建成的建筑物下进行施工，考虑到各个方面对施工带来的影响，对各种因素进行全面的收集分析。确保建筑物桩基础的安全。
参考文献：
[1]徐而进，陈伟，褚峰：《桩基沉降对紧邻地铁隧道的影响分析》，《结构工程师》2009年04期
[2]张州：《承台厚度对桩基础受力的影响分析》，《山西建筑》2009年14期
[3]王双剑，袁文兵，宁志刚：《某热轧轧钢厂房地下室有限元分析》，《建筑结构》2009年01期
[4]侯玉伟：《盾构隧道侧向穿越桩基时对桩体土体及地面变形的影响》，《城市轨道交通研究》，2010年05期