緊貼運(yùn)營(yíng)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(hào)線人民廣場(chǎng)站深基坑施工為例,通過(guò)一系列實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,對(duì)緊貼運(yùn)營(yíng)地鐵車站進(jìn)行深基坑工程建設(shè)過(guò)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(chǎng)監(jiān)測(cè)和理論計(jì)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(yíng)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(huì)受到影響,結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變形。所以,施工過(guò)程中必須嚴(yán)密監(jiān)測(cè)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(kāi)挖和支撐施工參數(shù),并根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)施工工藝和施工參數(shù)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí),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(duì)性的保護(hù)措施。 1 工程概況 上海市軌道交通8號(hào)線人民廣場(chǎng)站為地下二層三柱四跨島式車站(新車站)。車站外包長(zhǎng)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(hào)線人民廣場(chǎng)站(老車站),并與1號(hào)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(chǎng)地狹小。擬建場(chǎng)地地基土在基坑開(kāi)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(kāi)挖施工方法對(duì)新、老車站變形影響的分析 一般基坑開(kāi)挖常采用順作法施工。當(dāng)周圍沿線建筑物距離較近時(shí),為了盡量減少施工對(duì)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(duì)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(jì)算方法對(duì)新車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算,確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、地基加固、基坑開(kāi)挖支撐等參數(shù)(開(kāi)挖寬度、深度、放置時(shí)間、支撐軸力大小等)。模擬三種施工方法對(duì)老車站結(jié)構(gòu)影響所采用的開(kāi)挖參數(shù)見(jiàn)表1。

3 基坑施工時(shí)間效應(yīng)對(duì)新、老車站變形的影響 　　在上海地區(qū),軟土的流變對(duì)基坑開(kāi)挖變形的影響較大。新車站基坑實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明:挖土達(dá)6 d時(shí),變形占總變形的21%;開(kāi)挖放置35 d,有撐暴露36d(其中扣除了中板施工后的55 d),兩者變形占總變形的79%。需要注意的是:有撐暴露階段的地墻變形占了總變形量的49%?？梢?jiàn),減少支撐放置和暴露時(shí)間是控制基坑變形的關(guān)鍵措施之一。 為分析不同基坑施工時(shí)間參數(shù)對(duì)控制新、老車站變形的差異,在新車站基坑3~9軸逆作法施工中,對(duì)采用實(shí)際施工和嚴(yán)格按限時(shí)原則施工兩者的時(shí)間參數(shù)進(jìn)行比較,利用二維+三維逆作法模型計(jì)算不同基坑施工時(shí)間參數(shù)下新、老車站結(jié)構(gòu)的變形值。各工況下施工的時(shí)間參數(shù)見(jiàn)表2[工況情況同表1注(1)]。

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> 新、老車站變形見(jiàn)圖4、圖5。可以看出:基坑開(kāi)挖放置時(shí)間和有撐暴露時(shí)間對(duì)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(shí)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(jí)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?、老車站結(jié)構(gòu)變形的影響 在開(kāi)挖④層和⑤層土?xí)r,為了利用開(kāi)孔對(duì)出土的便利,單軸內(nèi)挖土施工時(shí)采用先放坡開(kāi)挖開(kāi)孔處(近老車站一側(cè))土體,再開(kāi)挖剩余土體。由于挖土進(jìn)度過(guò)快、支撐施加較慢,④層土開(kāi)挖到前面第5個(gè)軸線(約40 m)的土方后,才施加第1、2軸線內(nèi)支撐,無(wú)支撐暴露時(shí)間平均為6~8d;而④層土開(kāi)挖了近40m后,再開(kāi)挖⑤層土。在上述挖土參數(shù)下進(jìn)行施工,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映出新、老車站變形均過(guò)大,且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)變形要求。 為此,在后續(xù)10~20軸的中板下施工時(shí),對(duì)開(kāi)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(kāi)挖中間約8 m寬土體,再開(kāi)挖兩側(cè)預(yù)留土堤(各9 m寬)。要求在開(kāi)挖⑤層土?xí)r,④層土最多開(kāi)挖2個(gè)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(shí)間。要求每次開(kāi)挖寬度最多為8 m,隨挖隨撐。 　　施工步序調(diào)整后,通過(guò)對(duì)新、老車站變形對(duì)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隆⒗宪囌居?jì)算變形對(duì)比見(jiàn)表3。 5 結(jié)語(yǔ) 通過(guò)對(duì)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(yíng)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(shí),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(jì)時(shí)可適當(dāng)放寬對(duì)新車站基坑?xùn)|側(cè)墻體變形的要求,通過(guò)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(yíng)車站進(jìn)行深基坑工程施工時(shí),可通過(guò)適當(dāng)放寬對(duì)新車站墻體側(cè)土方開(kāi)挖的時(shí)間和空間參數(shù)要求,嚴(yán)格控制老車站墻體側(cè)土方開(kāi)挖的時(shí)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(shí),對(duì)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) [1]劉建航,侯學(xué)淵.基坑工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1997. [2]楊敏,熊巨華,馮又全.基坑工程中的位移反分析技術(shù)與應(yīng)用[J],工業(yè)建筑, 1998. [3]劉建航,軟土基坑工程中時(shí)空效應(yīng)理論與實(shí)踐[J],地基處理, 1999.

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