緊貼運(yùn)營地鐵車站深基坑施工側(cè)向變形相關(guān)性探析 摘 要:以上海地鐵8號線人民廣場站深基坑施工為例,通過一系列實測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,對緊貼運(yùn)營地鐵車站進(jìn)行深基坑工程建設(shè)過程中新、老車站結(jié)構(gòu)變形規(guī)律,以及變形控制進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)測和理論計算的分析研究。 關(guān)鍵詞:地鐵車站;緊貼;深基坑;施工;變形控制 在已運(yùn)營地鐵車站(下稱老車站)附近進(jìn)行新車站深基坑工程的施工,老車站結(jié)構(gòu)在單側(cè)卸荷的情況下,原有的受力平衡狀態(tài)會受到影響,結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變形。所以,施工過程中必須嚴(yán)密監(jiān)測基坑及老車站結(jié)構(gòu)的變形。根據(jù)新、老車站結(jié)構(gòu)變形控制要求,選用合理的施工工藝、基坑支護(hù)方式、基坑開挖和支撐施工參數(shù),并根據(jù)實測數(shù)據(jù),對施工工藝和施工參數(shù)及時進(jìn)行調(diào)整。同時,還要根據(jù)施工階段后期新、老車站結(jié)構(gòu)的差異沉降特征,預(yù)先選用針對性的保護(hù)措施。 1 工程概況 上海市軌道交通8號線人民廣場站為地下二層三柱四跨島式車站(新車站)。車站外包長度329. 5m,標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)凈寬26. 48 m,端頭井深15 m,標(biāo)準(zhǔn)段深13. 2 m。車站主體緊貼并平行于1號線人民廣場站(老車站),并與1號線共用一堵地下連續(xù)墻。 車站周邊交通繁忙、重要管線較多,施工場地狹小。擬建場地地基土在基坑開挖深度影響范圍內(nèi)主要以飽和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土為主,但局部夾有薄層粉細(xì)砂及貝殼碎屑,第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土中夾薄層砂質(zhì)粉土。 2 不同基坑開挖施工方法對新、老車站變形影響的分析 一般基坑開挖常采用順作法施工。當(dāng)周圍沿線建筑物距離較近時,為了盡量減少施工對周邊環(huán)境的影響,可采用逆作法施工,以控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。為了分析逆作、逆作+順作和順作等三種施工方法對新、老車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)影響的差異,采用二維和三維有限元計算方法對新車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算,確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、地基加固、基坑開挖支撐等參數(shù)(開挖寬度、深度、放置時間、支撐軸力大小等)。模擬三種施工方法對老車站結(jié)構(gòu)影響所采用的開挖參數(shù)見表1。
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新、老車站變形見圖4、圖5?？梢钥闯?基坑開挖放置時間和有撐暴露時間對控制新車站基坑變形及老車站結(jié)構(gòu)變形、調(diào)整老車站結(jié)構(gòu)變形狀態(tài)是至關(guān)重要的。采用按限時原則的逆作法施工,新車站基坑?xùn)|側(cè)墻體變形可滿足一級基坑變形控制要求;而老車站結(jié)構(gòu)產(chǎn)生整體傾向基坑的變形,以及新、老車站結(jié)構(gòu)的變形均較小。
4 基坑施工挖土步序?qū)π隆⒗宪囌窘Y(jié)構(gòu)變形的影響
在開挖④層和⑤層土?xí)r,為了利用開孔對出土的便利,單軸內(nèi)挖土施工時采用先放坡開挖開孔處(近老車站一側(cè))土體,再開挖剩余土體。由于挖土進(jìn)度過快、支撐施加較慢,④層土開挖到前面第5個軸線(約40 m)的土方后,才施加第1、2軸線內(nèi)支撐,無支撐暴露時間平均為6~8d;而④層土開挖了近40m后,再開挖⑤層土。在上述挖土參數(shù)下進(jìn)行施工,監(jiān)測數(shù)據(jù)反映出新、老車站變形均過大,且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計變形要求。
為此,在后續(xù)10~20軸的中板下施工時,對開挖流程和支撐步序等施工參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化。
具體為:
(1)先放坡開挖中間約8 m寬土體,再開挖兩側(cè)預(yù)留土堤(各9 m寬)。要求在開挖⑤層土?xí)r,④層土最多開挖2個軸線(約16 m)。
(2)強(qiáng)調(diào)施工區(qū)段挖土支撐工序的密切配合,減少暴露時間。要求每次開挖寬度最多為8 m,隨挖隨撐。
施工步序調(diào)整后,通過對新、老車站變形對比發(fā)現(xiàn):深基坑工程施工具有空間效應(yīng)。按照先挖中間通道再挖兩側(cè)剩余土體的流程,可有效控制新、老車站結(jié)構(gòu)的變形。不同挖土步序?qū)π?、老車站計算變形對比見?。
5 結(jié)語
通過對新、老車站施工側(cè)向變形的相關(guān)性進(jìn)行分析,得到以下一些結(jié)論:
(1)緊貼運(yùn)營車站的基坑施工中,新、老車站結(jié)構(gòu)變形相互影響,兩者側(cè)向變形相關(guān)性特征與支護(hù)形式和橫向支撐剛度密切相關(guān)。采用逆作法施工,新車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形較大時,老車站產(chǎn)生背向基坑的側(cè)向變形;采用順作法施工,老車站結(jié)構(gòu)主要產(chǎn)生朝向基坑的側(cè)向變形。
(2)利用新、老車站側(cè)向變形相關(guān)性特征,在保證車站橫向支撐剛度及車站變形要求的前提下,設(shè)計時可適當(dāng)放寬對新車站基坑?xùn)|側(cè)墻體變形的要求,通過允許新車站東側(cè)墻體產(chǎn)生一定的側(cè)向變形,以減小老車站朝向基坑的側(cè)向變形。
(3)利用新、老車站側(cè)向變形相關(guān)性特征,緊貼運(yùn)營車站進(jìn)行深基坑工程施工時,可通過適當(dāng)放寬對新車站墻體側(cè)土方開挖的時間和空間參數(shù)要求,嚴(yán)格控制老車站墻體側(cè)土方開挖的時間和空間參數(shù),以達(dá)到利用新車站東側(cè)墻體側(cè)向變形抵抗和控制老車站結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的目的。同時,對緊貼老車站墻體一側(cè)地基加固可適當(dāng)增加加固深度、減少加固寬度,并可減小老車站結(jié)構(gòu)的側(cè)向和豎向變形。
參考文獻(xiàn)
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