旁側(cè)基坑開挖對既有盾構(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)展的時代背景下，鄰近軌道交通的工程建設(shè)越來越多而且越來越近，基坑開挖對既有軌道交通區(qū)間結(jié)構(gòu)的影響也越來越受重視。本文以合肥市某高層建筑基坑施工為實例，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：基坑開挖;既有軌道交通;區(qū)間結(jié)構(gòu);影響分析

中圖分類號：U455.43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

在城市建筑工程建設(shè)中，運用深基坑能夠提高建設(shè)的安全性。建筑工程的基坑開挖往往會對既有軌道交通區(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挖對合肥既有軌道交通三號線的區(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號線盾構(gòu)區(qū)間隧道，基坑圍護(hù)樁外側(cè)與阜陽路站到淮南路站區(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)擬建項目詳勘報告及軌道交通3號線區(qū)間勘察報告，擬建場地第四紀(jì)地貌型態(tài)屬南淝河支流板橋河一級階地地貌單元。勘察期間，擬建場地為已拆遷的民房荒地，現(xiàn)場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?；颖眰?cè)帷幕外及隧道外側(cè)增設(shè)多組水位觀測井，監(jiān)測基坑外水位變化。同時在基坑降水期間，重點監(jiān)測區(qū)間隧道沉降情況?；邮┕けO(jiān)測單位需加強(qiáng)與區(qū)間隧道施工監(jiān)測單位信息溝通，如有異常，需立即停止施工，并報送業(yè)主及設(shè)計單位，待查明問題后方可后續(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，無裂縫及滲漏水情況發(fā)生。盾構(gòu)管片出廠檢測報告顯示，該段區(qū)間左與右線盾構(gòu)管片檢測合格，滿足設(shè)計要求，該段區(qū)間隧道施工監(jiān)測數(shù)據(jù)整體穩(wěn)定，處于安全可控范圍內(nèi)[2]。

3 數(shù)值計算模擬

為了較準(zhǔn)確的反映基坑施工對軌道交通結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加變形影響，計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)取基坑開挖深度的2～3倍。計算時的邊界條件為：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 計算分析

根據(jù)計算結(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，基坑開挖對區(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》累計變形20 mm的要求。因此按既定支護(hù)設(shè)計方案，基坑開挖對區(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。通過在工程施工期間對基坑圍護(hù)體系和周圍環(huán)境的變化情況進(jìn)行監(jiān)測，匯總各項監(jiān)測信息，進(jìn)行綜合分析，有利于指導(dǎo)設(shè)計、施工，直接指導(dǎo)設(shè)計優(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施的關(guān)鍵。結(jié)合“時空效應(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、及時的施工監(jiān)測是信息化施工的關(guān)鍵。

建議二：在基坑施工期間的基坑圍護(hù)、開挖施工中，要保護(hù)基坑、管線和周圍環(huán)境的安全，按基坑設(shè)計規(guī)模、施工方法、設(shè)計要求、基坑施工及監(jiān)測規(guī)范對監(jiān)測的要求，進(jìn)行監(jiān)測項目的設(shè)置。

建議三：在基坑開挖對既有軌道的區(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加強(qiáng)監(jiān)測，做好應(yīng)急預(yù)案，必要時須采取注漿加固等措施。在開工前成立由各方參加的搶險小組，作好思想上、物質(zhì)上及人力上的準(zhǔn)備。施工過程中，如發(fā)現(xiàn)區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)變形過大，應(yīng)立即停止施工。并告知各方協(xié)調(diào)查明問題。發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形超過安全控制值時應(yīng)立即停止挖土，考慮采取回填、坑內(nèi)增設(shè)斜撐等措施，并會同業(yè)主、設(shè)計拿出可靠措施后再繼續(xù)施工。同時在施工現(xiàn)場應(yīng)配備沙袋、鋼、木支撐等必要的搶險物資，以防意外，從而實現(xiàn)順利建設(shè)施工。

綜上所示，針對基坑開挖對既有軌道交通區(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，通過對位移與內(nèi)力的計算，確保建筑工程基坑開挖能夠滿足交通區(qū)間結(jié)構(gòu)的受力范圍。同樣在建筑工程基坑開挖中，重視支護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新與運用，對應(yīng)急方案與施工要點的重視，從而將施工項目對既有軌道交通區(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.上跨基坑開挖對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.