新建控制中心基坑临近既有地铁区间施工安全性分析.pdf

文章编号:():./.新建控制中心基坑临近既有地铁区间施工安全性分析孙东媛(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市)摘 要:基坑施工临近既有地铁区间工程风险高、难度大不仅需要制定周密的围护及施工方案还应进行数值模拟分析验证相关措施的可行性、安全性 以沈阳市地铁十号线工程滂江街控制中心基坑开挖临近已开通运营一号线滂黎区间为例建立有限元模型开展相关论述和分析其流程及方法可为类似工程提供参考依据 关键词:基坑开挖地铁区间位移分析受力分析数值模拟中图分类号:文献标识码:工程概况基坑施工临近既有地铁区间工程风险高、难度大不仅需要制定周密的围护及施工方案还应进行数值模拟分析来验证相关措施的可行性、安全性 沈阳市地铁十号线工程滂江街控制中心用地位于已开通运营一号线滂黎区间两侧控制中心基坑分为 区基坑、区基坑 区、区基坑距离一号线区间结构分别约为.、.为一级环境风险工程控制中心 区基坑临近一号线滂黎区间侧深约为.采用灌注桩 钢支撑的支护形式区基坑深约为.采用灌注桩 钢支撑的支护形式 一号线区间两侧部分围护桩与区间上部筏板的支承桩共用一号线滂黎区间起讫里程为 .区间总长.(左线)、.(右线)与控制中心近邻段为马蹄形断面线间距为 区间初支采用 早强网喷混凝土衬砌厚度为 二衬采用 防水钢筋混凝 土 衬 砌 厚 度 为 主 受 力 钢 筋 采 用 钢筋 滂江街控制中心围护结构平面示意图见图 横剖面图见图 地质概况该场地主要地层为:杂填土 粉质黏土()中粗砂()砾砂()粉质黏土()圆砾()细图 滂江街控制中心围护结构平面示意图砂()砾砂()安全分析工作要点.安全分析目的结合十号线滂江街控制中心勘察设计文件、既有一号线滂黎区间图纸和综合调研等相关资料对沈阳市地铁十号线滂江街控制中心 区、区基坑施工临近一号线滂黎区间风险源进行评估 从既有区间变形情况、内力变化情况进行分析对既有结构受影响程度、范围进行评估对既有结构提出安全保护措施建议为工程安全建设提供指导.安全分析方法以地勘资料、设计资料为基础资料采用 年 第 期 北方交通图 滂江街控制中心围护结构横剖面图(长度单位:高程单位:)有限元分析软件建立:有限元模型利用数值分析方法综合考虑地层条件、空间效应、开挖方法等影响因素模拟分析隧道开挖力学行为评价新建地铁结构对周边既有结构的影响.安全分析控制指标既有结构竖向位移:沉降小于 隆起小于既有结构水平位移小于 既有结构衬砌及配筋满足受力要求 基坑施工工序控制中心基坑施工时首先施工上跨一号线区间的筏板及其支承桩待筏板达到设计强度后进行 区基坑施工待 区逐步拆撑并施工主体结构至地面标高后进行 区基坑施工 控制中心 区、区基坑具体施工工序如下:()筏板及控制中心 区基坑施工具体顺序为:施工步:施作上跨区间筏板及其支承桩施工步:控制中心 区一期基坑施工施工步:控制中心 区二期基坑开挖并在临近区间结构 范围内预留反压土施工步:控制中心 区二期基坑进行剩余反压土体开挖挖至第一道支撑.处架设第一道支撑施工步:控制中心 区二期基坑开挖至第二道支撑.处并架设第二道支撑施工步:控制中心 区二期基坑开挖至设计标高施工步:控制中心 区二期基坑施作地下二层侧墙、立柱及架设竖向斜撑施工步:控制中心 区二期基坑拆除第二道支撑施作地下二层立柱、中板并进行回填施工步:控制中心 区二期基坑拆除第一道支撑施作地下一层立柱、中板拆除竖向倒撑并进行回填()控制中心 区基坑施工具体顺序为:施工步:控制中心 区基坑开挖至第一道支撑以下.处架设钢支撑施工步:控制中心 区基坑开挖至设计标高施工步:控制中心 区基坑拆除钢支撑施作侧墙及顶板至自然地面()筏板上施加楼荷载(施工步)模型建立.模型假定()采用弹塑性计算模型()采用均一地层岩土体的变形是各向同性的()初始地应力的计算只考虑初始自重应力未考虑构造应力()隧道开挖后土体应力瞬间释放()隧道的受力和变形是平面应变问题()不考虑地下水影响.力学参数()岩土层力学参数表 岩土层力学参数表地层变形模量/泊松比重度/(/)粘聚力/内摩擦角/()杂填土.粉质黏土.中粗砂.砾砂.粉质黏土.圆砾.细砂.砾砂.滂江街控制中心 区、区基坑及筏板所处地层如图 所示北方交通 年 第 期图 控制中心 区基坑、筏板及控制中心 区地层剖面图(单位:)()结构参数表 结构参数表结构厚度/弹性模量/泊松比 重度/(/)既有区间结构初期支护.既有区间结构二次衬砌.筏板.控制中心结构板.控制中心结构梁柱.钻孔灌注桩.素混凝土.围护桩尺寸需按照抗弯刚度转化为均质板各种形式围护桩等效板厚度见表 表 围护桩简化板厚表桩设计参数等效板厚/()设计荷载作用在筏板上的楼荷载为.计算模型模型由控制中心 区基坑、区基坑、筏板结构、既有隧道结构及周围地层组成 控制中心 区基坑分两期开挖一期基坑占地面积较大模型中仅考虑距离 隧 道 范 围 内 的 部 分 模 型 宽 度高度 纵向长度 网格划分采用四面体单元单元总数为 个 在模型底部施加竖向约束模型四个侧面分别施加垂直于侧面方向的水平位移约束如图 所示.监测点的设置选取既有隧道 个断面()进行结构变形分析每个断面设置 个监测点(拱顶左、右边墙仰拱)结构变形计算结果及分析既有结构二次衬砌各监测断面位移随施工步的图 计算模型变化规律如图、图 所示()衬砌水平位移监测点在各施工阶段的水平位移见表 表 各施工阶段水平位移统计表单位:施工阶段监测点号断面号断面号断面号断面号断面号断面 区基坑施工完成()左边墙.右边墙.区基坑施工完成()左边墙.右边墙.筏板上施加楼荷载()左边墙.右边墙.当控制中心 区二期基坑开挖至设计标高()时既有结构各监测点水平位移达到峰值其中:号断面右边墙的水平位移最大为.控制中心基坑施工既有结构各监测点水平位移的 年 第 期 孙东媛:新建控制中心基坑临近既有地铁区间施工安全性分析图 左边墙、右边墙水平位移变化规律方向均朝向控制中心 区基坑 既有隧道右线监测点水平位移均大于左线监测点各施工阶段水平位移均未超过安全评估控制标准数值()衬砌竖向位移拱顶、仰拱竖向位移变化规律见图 监测点在各施工阶段的竖向位移如表 所示表 各施工阶段竖向位移统计表单位:施工阶段监测点号断面号断面号断面号断面号断面号断面 区基坑施工完成()拱顶.仰拱.区基坑施工完成()拱顶.仰拱.筏板上施加楼荷载()拱顶.仰拱.控制中心基坑开挖既有结构监测点竖向位移均为下沉当在筏板上施加楼荷载时既有结构各监测点下沉量达到最大值 各施工阶段既有结构监测点竖向位移最大沉降值为.均未超过安全评估控制标准数值 结构内力计算结果及分析各施工步既有结构弯矩最大值对应的轴力值及图 拱顶、仰拱竖向位移变化规律结构所需配筋情况如表 所示表 既有结构内力统计表施工步最大弯矩/()对应轴力/配筋情况.构造配筋.构造配筋.构造配筋.构造配筋.构造配筋.构造配筋.构造配筋.构造配筋.构造配筋.构造配筋.构造配筋.构造配筋.构造配筋 控制中心基坑施工既有结构弯矩最大值在.根据计算结果进行配筋验算既有结构原设计配筋情况满足正常使用要求 结论()控制中心基坑施工既有结构左线水平位移最大值为.右线水平位移最 大 值 为北方交通 年 第 期 既有结构左线沉降最大值为.右线沉降 最 大 值 为.右 线 隆 起 最 大 值 为 既有结构的水平位移和竖向位移均未超过安全评估控制标准数值()控制中心基坑施工既有结构原设计配筋情况满足正常使用要求()滂江街控制中心基坑施工须严格按照设计图纸进行基坑开挖一层支护一层及时施作坑内支撑 施工期间需加强对新建基坑和既有结构的监测确保地铁运营及施工安全参考文献 魏井申曾爱军章邦超.暗挖隧道下穿既有地铁区间安全评估方法.低碳世界():.李小雨刘鹏李精昆等.地铁区间暗挖隧道下穿施工对地面建筑物影响的数值分析.施工技术():.中华人民共和国住房和城乡建设部.地铁设计规范:.北京:中国建筑工业出版社.中华人民共和国住房和城乡建设部.城市轨道交通工程监测技术规范:.北京:中国建筑工业出版社.(.).本刊声明.本刊所发表的作品均为作者观点并不代表本刊的立场和观点.文章著作权除著作权法另有规定外属于作者 凡是发表在北方交通杂志上的作品除另有约定外作者均不收取任何费用.作者应对投稿的作品是否为职务作品进行说明未说明的视为非职务作品 因作者未说明作品是职务作品而产生的责任由作者承担.稿件自录用之日起其专有出版权、信息网络传播权、发表权、发行权、数字化发行权、修改权、保护作品完整权、复制权、数字化复制权、改编权、翻译权、汇编权、音视频制作发行权、数字版式设计权等著作权和营销权以及上述权利的邻接权长期无偿授予本刊同时许可本刊转授第三方使用.所有来稿文责自负请勿一稿多投稿件一律不退请作者自留备份.若作者对此声明有异议请在来稿时声明本刊将作适当处理凡作者向本刊提交文章发表之行为无书面提出其他约定条款的即视为同意本刊上述声明 年 第 期 孙东媛:新建控制中心基坑临近既有地铁区间施工安全性分析