平行換乘樞紐中后建地鐵車站基坑變形性狀實測分析

1、摘 要 首先簡要介紹平行換乘樞紐中后建地鐵車站基坑施工中為了保證鄰近已運(yùn)營地鐵等構(gòu)筑物的安全所采取的各項工程技術(shù)措施， 然后分析后建車站地下連續(xù)墻水平變形、 墻 頂沉降與周圍地表沉降的變化規(guī)律， 說明所采取的各項施工技術(shù)的合理性及有效性，以期能夠?qū)σ院箢愃频墓こ烫峁┙梃b。關(guān)鍵詞平行換乘樞紐 后建地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形周圍地表沉降1 1引言目前我國大城市的軌道交通建正呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，但城市軌道交通要解決城市交通擁堵的頑癥就必須網(wǎng)絡(luò)化， 而網(wǎng)絡(luò)化面臨的首要技術(shù)問題就是解決不同線路之間的換乘問 題。城市軌道交通換乘的方式主要有十字交叉換乘、三角換乘以及平行換乘等方式，而平行換乘方式因為具有換乘路

2、線短、 換乘時間少以及占地下空間小等優(yōu)勢必將在我國的軌道交通 換乘樞紐中得到廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合我國第一個子行換乘樞紐中后建地鐵車站的施工，分析了后建地鐵車站地下連續(xù)墻的水平變形二墻頂沉降以及周圍地表沉降變化規(guī)律，供以后類似工程參考。工程概況與關(guān)鍵施工技術(shù)簡介，見圖1 1圖1 1張楊路車站周圍環(huán)境、施工區(qū)劃分及部分測點(diǎn)布置示意圖上海市明珠二期張楊路車站位于浦東世紀(jì)大道（張楊路濰坊路之間）的慢車道及北側(cè)人行道下，與世紀(jì)大道走向一致。張楊路車站南側(cè)5m5m便是平行張楊路車站、已經(jīng)投入運(yùn)營的地鐵2 2號線東方路車站。根據(jù)文獻(xiàn) 11的規(guī)定及工程的實際情況，本工程為一級保護(hù)，即要 求地面最大沉降量 0

3、1 1% H H（23mm23mm），圍護(hù)墻最大水平位移 0重4 4% H H（32mm32mm）。為了保證東 方路車站的正常運(yùn)營以及本車站的順利施工，特采取如下關(guān)鍵施工技術(shù)措施。（1 1）基坑 化整為零”施工技術(shù)：張楊路車站基坑中間增設(shè) 4 4道臨時封頭墻，將車站分為五個小基坑進(jìn)行跳隔明挖施工，具體施工順序為：先施工兩端頭井（第一、五施工區(qū)），再施工中間部分（第三施工區(qū)），最后施工第二、四施工區(qū)。（2 2）基坑內(nèi)土體多方法加固施工技術(shù)：考 慮到兩端頭井與標(biāo)準(zhǔn)段的開挖深度以及空間尺寸的差異，將整個基坑劃分為重點(diǎn)部位（端頭井）和非重點(diǎn)部位（標(biāo)準(zhǔn)段）,從而選擇不同的方法對坑內(nèi)土體進(jìn)行加固，即端頭井

4、內(nèi)采用旋噴加固；標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)采用水泥土攪拌樁抽條加固和振沖法雙液抽條加固，兩種加固范圍在乎面上山H.相互間隔。（3 3）鋼管支撐與鋼筋混凝土支撐組合施工技術(shù)：本車站支撐具體情況為，基坑標(biāo) 準(zhǔn)段采用7 7道鋼支撐；兩端頭井內(nèi)采取組合支撐的方案，其中一、四道為鋼筋混疑土支撐， 其余則為鋼支撐。（4 4）基坑內(nèi)降承壓水施工技術(shù)：上海地鐵基坑降承壓水的常規(guī)做法是降承 壓水井點(diǎn)打設(shè)在坑外，但這樣井點(diǎn)管長度及降水深度勢必很大，會造成周圍土體的較大沉降，因此，在本工程中特將降承壓水井點(diǎn)打設(shè)在坑內(nèi)。關(guān)于本車站的更多信息可參考文獻(xiàn)2。3 3墻體水平位移性狀分析圖2 2為第三施工區(qū)北側(cè) 106106處墻體水平位移變化

5、曲線，而圖3 3為第三施工區(qū)南側(cè) 118118處墻體水平位移變化曲線。表 1 1和表2 2分別為I06I06處和118118處墻體水平變形的特征值。需要說明的 是，106106和I18I18分別位于第三施工區(qū)南北側(cè)對稱處。從這些圖和表中， 可以得出以下結(jié)論：（1 1）北側(cè)墻體水平變形最大值達(dá)到了2828. 46mm,46mm,而南側(cè)僅為5 5. 16mm,16mm,前者為后者的5 5. 5 5倍，比后者大2323. 3mm3mm，這說明南北側(cè)墻體所受的土壓力相差較大，顯而易見，北側(cè)的土壓力較 南側(cè)大得多，從而使得北側(cè)墻體向基坑內(nèi)變形較大，而南側(cè)土壓力相對要小，墻體向坑內(nèi)變形也較?。唬? 2）墻

6、體水平變形主要發(fā)生在基坑開挖與支撐階段，結(jié)構(gòu)回筑階段的變形較少；（3 3）最大值隨著開挖深度的增大而不斷的下移，開挖至坑底后最大值基本上穩(wěn)定在18181818. 5m5m范圍內(nèi)，在坑底面上 2 2. 3 32 2. 8m,8m,與一般的基坑變形在開挖面下 2 23m3m的規(guī)律不同，這可 能是由于坑底土質(zhì)較硬并且經(jīng)過加固后抵抗變形的能力大大強(qiáng)于坑上土體；（4 4）開挖階段的變形呈現(xiàn)出不均勻變化的規(guī)律，下五下七層開挖階段墻體的變形較下四層以上的變形要大得多。+下一鹿開 下二星幵!下三H開。下21開 擅右ItK亠下亠下大JlJfi4卩七|丹:M編體也整（aii8下二 JW T-MTF二JilE上崎J

7、t TZLjBttiPi fcJVA*t Ftraate“amFzKTfca*P SfiftStR Rj1j1T 2A. Al 0 站 2Bn.sA AJIMbJMJIMbJMF?F?郎和4444郭爲(wèi)1 1 .1.1 工 I I , , 1 1 歲o o4 4)0.43申唱0細(xì)ius i.p*井“)4J& W% WQ 齢850 7 *90 CXZ3銖銖W0 5/a aiiK圖2 2 106106處墻體水平位移變化曲線圖3 3118118處墻體水平位移變化曲線表1 1I06I06處墻體水平變形特征值一覽表“pfftajl (Brin、 比I表2 2 I08I08處墻體水平變形特征值一覽表用f 直

8、! M-t占計比* H瞪鬣覽0 l/04FKM祀土9IA丹io a13/0.A344 W血JOM/45- A* Qa &A/#0.1上 IlLtl4 n11/d W1,u11 SQ 34/o nT4 MJ諂5-ft.JW/t MlT_AEaMJJ4 W1H S 9.M/43T= SKAK；lA騎IS執(zhí)爐/0 1K1MnMJiT4.MIS0.01/fl. QKIH乩皿It0赧/4 0124 4墻頂沉降變形性狀分析4.4. 1 1開挖前地下墻墻頂沉降變化規(guī)律圖4 4為地下墻完成后兩周內(nèi)的變化曲線。從圖中可以看出，地下墻澆筑完成后均出現(xiàn)一定程度的沉降，一周后地下墻墻頂最大沉降達(dá)到11mm11mm，最

9、小的也有4 4. 5mm5mm，兩周后地墻墻刃斛聲肄I I s i-i- ftft L-L-1717PiPi-a i即頂沉降趨于穩(wěn)定。這主要是因為槽底有一定厚度的沉渣，而且地下墻混凝土的重量比原土體要重2020%以上，這就使得剛剛完成的地下墻在開挖前就表現(xiàn)一定程度的沉降。WQEHV!B W3 L2-3D1-29 2-18 o o 1-1-J-J-3-3T T-6-6峠1 !圖5 5地下墻頂沉降變化曲線(開挖后)5 5基坑周圍地表沉降變化規(guī)律5.5. 1 1基坑周圍地表沉降機(jī)理分析基坑周圍地表沉降發(fā)生的機(jī)理大致如下：基坑內(nèi)土體挖除后，加上基坑支撐的滯后，使得圍護(hù)墻內(nèi)側(cè)卸載，弓I I起墻體向坑內(nèi)位

10、移，變形后必然在墻外側(cè)與土體間產(chǎn)生一定的空隙，墻外側(cè)土體在土壓力的作用下必然向坑內(nèi)方向位移以填補(bǔ)圍護(hù)墻向坑內(nèi)位移后形成的空隙。隨著基坑繼續(xù)開挖， 這個土壓力又推動墻體向坑內(nèi)位移， 從而形成新的空隙， 土體又繼續(xù)填補(bǔ)空隙， 如此循環(huán)直至開挖至基坑設(shè) 計標(biāo)高，甚至基坑結(jié)構(gòu)施工階段?？油馔馏w向坑內(nèi)方向的位移必然引起坑外土體的沉降。(2)(2) 由于基坑的開挖( (開挖過程中通常伴隨著基坑內(nèi)降水) )，使得基坑內(nèi)外產(chǎn)生水頭差，從而使得坑外土體中的地下水沿著圍護(hù)墻這個滲透路徑向坑內(nèi)流動，引起坑外土體地下水位的降低，從而導(dǎo)致坑外土體的固結(jié)沉降。(3)(3) 坑外土體填補(bǔ)墻后空隙后，土體必然出現(xiàn)一定程度的松

11、散，所以坑外土體沉降槽面積的大小并不完全等于上述空隙的大小。5.5. 2 2基坑周圍地表沉降實測規(guī)律分析由于本工程四周有許多重要構(gòu)筑物，周圍地表沉降斷面只能布置在基坑中段即第三施工區(qū)北側(cè)停車場上。本文選取了DS7DS7斷面處監(jiān)測數(shù)據(jù)作為分析對象。圖6 6為DS-7DS-7斷面地表沉降變化曲線。從圖中可以看出：(1)(1) 地表沉降最大值為1313. 02mm02mm，出現(xiàn)在 DS-2DS-2處，由文獻(xiàn)3 3計算可得沉降影響范圍為2626. 7m7m,而實際影響范圍為 35m35m。(2)(2) 在開挖深度較小時，周圍地表沉降呈現(xiàn)出三角形變化特征，而在開挖深度較大時則呈現(xiàn)出拋物線形變化特征， 這

12、主要是因為開挖深度較小時，墻頂水平位移相對較大，引起鄰近地表土體直接向坑內(nèi)位移，從而地表最大沉降發(fā)生在離墻最近的測點(diǎn)處；而當(dāng)開挖深度較大時，由于墻體與土體的摩阻力使得鄰近墻體的土體沉降小，從而呈現(xiàn)上述拋物線特征。(3)(3)周圍地表沉降在開挖階段變化較快，而在結(jié)構(gòu)底板澆筑后則趨于穩(wěn)定。6 6結(jié)論本文對我國第一個平行換乘樞紐中后建地鐵車站的關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行簡單的介紹，并分析了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻的水平變形、墻頂沉降和周圍地表沉降的性狀， 得出了如下結(jié)論：(1)(1) 張楊路車站基坑墻體水平位移最大值為2828 . 46mm(IO6)46mm(IO6)處，地表沉降最大值為重3 3.02mm02m

13、m，分別小于地鐵基坑一級保護(hù)控制指標(biāo)，即圍護(hù)墻最大水平位移 0 1414% H(32mm)H(32mm),地面最大沉降量 0 1 1% H(23mm)H(23mm)。地下墻完成后( (開挖前) )出現(xiàn)一定程度的沉降，兩周后趨 于穩(wěn)定，最大沉降達(dá)到11mm11mm，這就要求鋼筋籠上預(yù)埋件尤其是精確定位預(yù)埋件在定位時要 考慮到地下墻開挖前的沉降?；幽媳眰?cè)墻體水平變形相差很大，北側(cè)最大值達(dá)到了2828. 46mm46mm,而南側(cè)僅為5 5. 16mm16mm，前者為后者的5 5. 5 5倍，比后者大2323. 3mm3mm。這是由于張楊路車站開挖后兩側(cè)土體 ( (荷載) )非對稱造成的，北側(cè)的土壓

14、力較南側(cè)大得多，從而使得北側(cè)墻體向基坑內(nèi)變形較大，較大的變形通過支撐傳遞給南側(cè)墻體，使得南側(cè)墻體出現(xiàn)向坑外的相對變形即向南側(cè)一定程度的漂移。(2)(2) 在開挖深度較小時，周圍地表沉降呈現(xiàn)出三角形變化特征，而在開挖深度較大時則呈現(xiàn)出拋物線形變化特征；周圍地表沉降在開挖階段變化較快，而在結(jié)構(gòu)底板澆筑后則趨于穩(wěn)定。通過對張楊路車站施工期間監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，無論是張楊路車站基坑墻體變形還是周圍地表沉降均在控制指標(biāo)內(nèi)，保證了東方路車站的安全及正常運(yùn)營， 保證了本車站的順利實施。 這充分說明了張楊路車站所采取的措施的合理性及有效性；同時，這也為我國軌道交通建設(shè)中平行換乘樞紐車站積累了寶貴經(jīng)驗。1MJ 1 QST-*