地鐵施工對(duì)鄰近建筑物的影響及數(shù)值分析

1、地鐵施工對(duì)鄰近建筑物的影響及數(shù)值分析摘要:通過北京地鐵十號(hào)線勁松站終點(diǎn)折返線區(qū)間隧道施工對(duì)周邊既有建筑物影響的數(shù)值分析,探討了隔離樁及隧道超前注漿措施對(duì)既有建筑物保護(hù)的作用,為類似工程提供了參考依據(jù)。關(guān)鍵詞:隔離樁,既有建筑物,側(cè)壁注漿,數(shù)值分析,地鐵1 工程概況 地鐵10號(hào)線一期工程(含奧運(yùn)支線)線路起于北京海淀區(qū)藍(lán)靛廠,沿四環(huán)路、巴溝路、海淀南路、知春路、北土城路向東,斜穿北京市東北部的太陽宮地區(qū)后沿東三環(huán)路南下,經(jīng)亮馬河、農(nóng)展館、京廣中心、國(guó)貿(mào)、勁松到達(dá)一期終點(diǎn)。共設(shè)置23個(gè)地下站,線路全長(zhǎng)約23km。 勁松站終點(diǎn)區(qū)間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起點(diǎn)里程為K24+289.68,終點(diǎn)里程為K24+684.28

2、4,長(zhǎng)394.604m,區(qū)間位于北京市東三環(huán)東側(cè)輔路下,結(jié)構(gòu)頂板覆土為13m17m。隧道洞身主要穿過粉土層及粉質(zhì)粘土層。區(qū)間隧道鄰近既有建筑物段右線為大跨雙線斷面,采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工,左線為單線馬蹄形斷面,采用臺(tái)階法施工,中間土柱厚4.3m,左線與既有建筑物(農(nóng)光里21號(hào)樓)基礎(chǔ)水平間距為4.3m。2 數(shù)值分析2.1 數(shù)值分析的目的 隧道施工造成的沉降對(duì)建筑物的影響除傾斜外還含有基礎(chǔ)的撓曲變形,當(dāng)沉降過大時(shí),有可能導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)的斷裂及上部結(jié)構(gòu)壓性裂縫的產(chǎn)生。因此在施工中應(yīng)盡量把對(duì)建筑物的影響降至最低。為此進(jìn)行數(shù)值模擬分析,其目的在于:1)通過數(shù)值分析,了解不同施工方案下地面和結(jié)構(gòu)物的變形狀

3、況,從中選擇合理的施工方案。研究不同開挖階段對(duì)地表和建筑物的影響情況等,從而對(duì)結(jié)構(gòu)物的安全性作出評(píng)價(jià)。2)根據(jù)數(shù)值分析的結(jié)果,有針對(duì)性地提出解決方案。2.2 計(jì)算模型 計(jì)算采用北京軟腦有限公司2D軟件,假定圍巖是各項(xiàng)同性連續(xù)介質(zhì),計(jì)算模型為彈性模型,施工階段采用平面應(yīng)變有限元進(jìn)行分析,厚度取1m。計(jì)算域在水平方向?qū)?60m,下邊界取50m,隧道埋深16m。計(jì)算域內(nèi)劃分2032個(gè)單元,共6277個(gè)結(jié)點(diǎn),如圖1所示。 模擬隧道開挖過程對(duì)既有建筑物的影響,結(jié)合工程實(shí)踐,分別按:1)不設(shè)隔離樁、無側(cè)壁注漿;2)設(shè)置樁徑800mm的隔離樁、無側(cè)壁注漿;3)設(shè)置樁徑800mm的隔離樁、有側(cè)壁注漿三種情況進(jìn)

4、行計(jì)算分析。開挖施工順序按要求進(jìn)行,每一開挖步的荷載分兩步施加,應(yīng)力釋放力為第一步無支護(hù)時(shí)釋放60%或70%,第二步有支護(hù)時(shí)釋放40%或30%,斷面開挖成型則應(yīng)力全部釋放完畢,襯砌不受力,作為安全儲(chǔ)備。 2.3 計(jì)算結(jié)果及分析2.3.1 不設(shè)隔離樁、無側(cè)壁注漿 施工完成后地表下沉曲線見圖2,各階段沉降量見表1。2.3.2 設(shè)隔離樁、無側(cè)壁注漿 施工完成后各階段沉降量見表2。地表最大下沉36.17mm,發(fā)生在距右線隧道中心偏左2m處,原因可能是建筑物荷載的影響,同時(shí)隔離樁的效果也有所體現(xiàn)。2.3.3 設(shè)隔離樁、側(cè)壁注漿 施工完成后各階段沉降量見表3。地表最大下沉31.34mm,出現(xiàn)在右線斷面隧道

5、中心左側(cè)2m處,原因可能是建筑物荷載的影響,同時(shí)隔離樁和注漿加固的效果也有所體現(xiàn)。設(shè)置隔離樁后建筑物差異沉降由13.56mm降至3.79mm,地表沉降也有所降低,由最大下沉39.91mm變?yōu)?6.17mm。原因主要是隔離樁設(shè)置后,阻隔了隧道開挖引起的地層變形。同時(shí)也可以看出在隔離樁與隧道之間的側(cè)壁進(jìn)行注漿后的效果要優(yōu)于只設(shè)隔離樁時(shí)的效果。建筑物差異沉降由3.79mm降至2.42mm,地表沉降也有所降低,由最大下沉36.17mm變?yōu)?1.34mm。3結(jié)語 1)設(shè)置隔離樁加固地基的效果是非常明顯的,它能有效地阻隔隧道開挖所引起的地層變形向建筑物基礎(chǔ)的地層區(qū)域發(fā)展,而且側(cè)壁注漿也可以起到減小地表沉降的目的。2)兩隧道的開挖先后次序?qū)τ诘乇沓两岛徒ㄖ锏陌踩杂绊懹兴顒e。先開挖距離建筑物較遠(yuǎn)的隧道時(shí)地表沉降和建筑物的差異沉降較小。3)隔離樁與隧道間距的大小對(duì)于地表沉降和建筑物的差異沉降也有一定的影響。隔離樁與隧道的間距越小,地表沉降和建筑物的差異沉降也越小。但是隔離樁與隧道間距過小時(shí),隧道施工會(huì)影響隔離樁,有可能造成隔離樁的破壞,從而影響隔離樁的效果。建議隔離樁與隧道的間距不宜低于1.5m,且盡量布置在靠近隧道的一側(cè)。4)施工工法對(duì)于地表沉降和建筑物的差異沉降也有一定的影響。5)建議在區(qū)間隧道與建筑物之間設(shè)置8001200mm的鉆孔灌注樁,左線隧道進(jìn)行側(cè)壁注漿加固。同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè),進(jìn)