北京地鐵暗挖區(qū)間隧道地表沉降控制方案研究

1、北京地鐵暗挖區(qū)間隧道地表沉降控制方案研究摘要:結(jié)合詳細(xì)工程的概況,分析了區(qū)間隧道施工對(duì)樓群的不利影響,采用有限元方法進(jìn)展模擬,對(duì)可行的幾種加固方案進(jìn)展比較,從而選擇出最優(yōu)加固方案,以指導(dǎo)施工。關(guān)鍵詞:區(qū)間隧道,加固方案,地表沉降,監(jiān)控量測(cè)引言北京地鐵10號(hào)線勁松站至終點(diǎn)站區(qū)間隧道周圍條件極為復(fù)雜,尤其是要近間隔 穿越幾棟居民樓,最高的有16層、最低的有3層,在復(fù)雜的地質(zhì)條件下施工必須確保居民樓的絕對(duì)平安,而且做到施工期間不擾民,因此,平安保障措施必須絕對(duì)可靠,決定對(duì)靠近居民樓的區(qū)間隧道采用人工挖孔樁加固,以下就幾種加固方案的加固效果進(jìn)展研究,選取最優(yōu)加固方案。1工程概況1.1工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

2、條件該區(qū)間隧道穿越地段地表主要為東三環(huán)東側(cè)輔道路面,沿線的建筑物主要有農(nóng)光里小區(qū)(3棟永6,1棟永3)、內(nèi)燃機(jī)廠農(nóng)光里宿舍(1棟永6,1棟永5,1棟永15)、龍輝大廈(永16),高層建筑距地鐵最近間隔 為4.36.55,受地鐵影響大。區(qū)間線路均在第四紀(jì)地層中穿過(guò),隧道頂部覆土厚度為1317。該區(qū)間主要由人工堆積層、第四紀(jì)全新世沖洪積層、第四紀(jì)晚世沖洪積層組成。區(qū)間線路均在第四紀(jì)地層中穿過(guò),隧道洞身主要穿過(guò)地層為中粗砂、粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)中砂?？睖y(cè)深度范圍內(nèi)測(cè)量到三層地下水,第一層為上層滯水,水位埋深5.7;第二層為潛水,水位埋深11.813.0;第三層為層間潛水,水位埋深19.721.8。1

3、.2周圍環(huán)境狀況勁終區(qū)間靠近居民樓段隧道為一大跨隧道和小段面隧道兩條隧道,其中居民樓在大段面隧道一側(cè),小段面隧道施工采用臺(tái)階法,大段面隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。典型段面開(kāi)挖寬度為14.428,開(kāi)挖高度為9.18,支護(hù)形式為復(fù)合式襯砌。2區(qū)間隧道施工對(duì)樓群的不利影響由于暗挖隧道開(kāi)挖跨度達(dá)14,覆土僅為1倍洞徑左右(1317),上覆地層難以形成承載拱,上覆土柱荷載較大。區(qū)間隧道施工對(duì)高層居民樓平安是不利的,主要表如今1:1)區(qū)間隧道跨度大,采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工1,施工步驟多加之需降水,造成對(duì)樓房根底地層的屢次擾動(dòng),如沒(méi)有穩(wěn)妥可靠的技術(shù)措施保證,疊加后可能產(chǎn)生超量的不均勻沉降,給樓房的平安帶來(lái)致命的

4、危害。2)區(qū)間隧道,在初支施工過(guò)程中隨著開(kāi)挖在樓房靜載作用下土層應(yīng)力釋放,引起的土體程度位移,使樓房根底產(chǎn)生不均勻沉降3。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.3加固方案為了控制開(kāi)挖引起的地表沉降,防止對(duì)附近的居民樓造成影響,決定采取以下三種方案進(jìn)展加固,為了研究各方案的加固效果,決定采用有限元進(jìn)展模擬,找出最正確加固方案,并提出建議。1)在靠近房屋一側(cè)施作直徑0.8,間距1.2的隔離樁。2)在靠近房屋一側(cè)施作直徑1,間距1.2的隔離樁。3)在靠近房屋一側(cè)施作直徑1,間距1.2的隔離樁,并對(duì)左右線隧道之間的土體進(jìn)展注漿加固改良(水泥漿或水泥砂漿),同時(shí)對(duì)靠近住宅一側(cè)的土體進(jìn)展注漿加固改良。4加固方案的數(shù)值模擬

5、4.1計(jì)算模型采用平面三角形單元,隔離樁用梁?jiǎn)卧M,其他均采用實(shí)體單元進(jìn)展模擬,小導(dǎo)管加固地層,加固厚度取20,地面活載和房屋荷載均取20,計(jì)算范圍兩邊均取兩隧道最外側(cè)間隔 的3倍,隧道底部取隧道高度的5倍間隔 ,拱頂以上取到地表。加固挖孔樁位置在右側(cè)隧道邊墻外3.5處,樁長(zhǎng)取隧道底部以下3.5,房屋位置設(shè)想隧道邊墻外4處。采用同濟(jì)曙光有限元計(jì)算軟件進(jìn)展分析。計(jì)算參數(shù)取值如表1所示。4.2計(jì)算結(jié)果計(jì)算時(shí)先采用臺(tái)階法開(kāi)挖右洞,然后采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖左洞。共設(shè)6個(gè)開(kāi)挖步,15個(gè)增量步。4.3結(jié)果分析1)不加固從計(jì)算結(jié)果可以得出,加固前房屋所處位置處地表位移(節(jié)點(diǎn)113,357,770,1174

6、,1415,1697)豎直位移最大值為-30.2(節(jié)點(diǎn)1174),最小值為-19.5(節(jié)點(diǎn)113),高差為10.7,平均值為-25.6,最大程度位移為16(節(jié)點(diǎn)113),樓房前點(diǎn)豎直位移超過(guò)了30,產(chǎn)生了不均勻沉降,可能危及樓房平安,因此需要加固。2)(0.81.2)樁加固和邊墻同時(shí)加固從計(jì)算結(jié)果可以得出,加固后房屋所處位置處地表位移(節(jié)點(diǎn)314,812,1378,1948,2397,2809)豎直位移最大值為-30.6(節(jié)點(diǎn)1948),最小值為-9.8(節(jié)點(diǎn)314),高差為20.8,平均值為-24.77,最大程度位移為12.2(節(jié)點(diǎn)314),從節(jié)點(diǎn)位移可以看出加固后,地表沉降值稍有增大,程度

7、位移增大到12.2。但房屋所處位置沉降曲線比較緩和,沉降比較均勻。3)(11.2)樁加固和邊墻同時(shí)加固從計(jì)算結(jié)果可以得出加固后房屋所處位置處地表位移(節(jié)點(diǎn)314,812,1378,1948,2397,2809),豎直位移最大值為-27.5(節(jié)點(diǎn)1948),最小值為-8.9(節(jié)點(diǎn)314),高差為18.6,平均值為-22.1,最大程度位移為10.9(節(jié)點(diǎn)2809),從節(jié)點(diǎn)位移可以看出加固后,地表沉降值減小,程度位移減小到8.9。房屋所處位置沉降曲線比較緩和,沉降比較均勻。總之,(11.2)樁加固和邊墻同時(shí)加固的效果最好,其一地表沉降明顯減小,其二樓房所處位置地表不均勻沉降大大減小;加固后改變了邊墻

8、的材料特性,進(jìn)步了土體強(qiáng)度,有利于隧道的穩(wěn)定。5結(jié)論與建議從計(jì)算結(jié)果分析,(11.2)樁加固和邊墻同時(shí)加固的加固效果明顯,房屋受到影響較小,比較平安。但施工過(guò)程的影響因素較多,所以其實(shí)際的位移難以預(yù)測(cè),這和施工有較大關(guān)系,因此施工中應(yīng)特別注意監(jiān)控量測(cè)。從計(jì)算結(jié)果看防止房屋破壞的目的根本到達(dá),但從施工模擬可以看出,左洞開(kāi)挖的地表沉降較大,因此施工中應(yīng)加強(qiáng)支護(hù),同時(shí)施工中要及時(shí)形成封閉面,注意各施工環(huán)節(jié)之間的銜接,盡量控制地表沉降。建議施工時(shí)將超前支護(hù)(小導(dǎo)管注漿)改為大管棚注漿超前預(yù)支護(hù),同時(shí)管棚每段長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)。施工中在擴(kuò)大跨度的施工步中豎直位移增加較多,建議注意加強(qiáng)支護(hù);還有采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工時(shí),豎撐的撤除往往造成較大的豎直位移,且是影響地表沉降量的主要因素,因此,在這一環(huán)節(jié)的施工應(yīng)多加注意。最后,對(duì)房屋地基沉降必須進(jìn)展監(jiān)控量測(cè),注意位移的變化,出現(xiàn)較大沉降時(shí)及時(shí)改變