地鐵施工對鄰近建筑物的影響及數(shù)值分析摘 要:通過北京地鐵十號線勁松站—終點折返線區(qū)間隧道施工對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既有建筑物保護的作用,為類似工程提供了參考依據(jù)。關鍵詞: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號線一期工程(含奧運支線)線路起于北京海淀區(qū)藍靛廠,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、國貿(mào)、勁松到達一期終點。共設置23個地下站,線路全長約23km。 勁松站—終點區(qū)間結(jié)構(gòu)設計起點里程為K24+289.68,終點里程為K24+684.284,長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13m~17m。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)壁導坑法施工,左線為單線馬蹄形斷面,采用臺階法施工,中間土柱厚4.3m,左線與既有建筑物(農(nóng)光里21號樓)基礎水平間距為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建筑物的影響除傾斜外還含有基礎的撓曲變形,當沉降過大時,有可能導致建筑物基礎的斷裂及上部結(jié)構(gòu)壓性裂縫的產(chǎn)生。因此在施工中應盡量把對建筑物的影響降至最低。為此進行數(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)物的變形狀況,從中選擇合理的施工方案。研究不同開挖階段對地表和建筑物的影響情況等,從而對結(jié)構(gòu)物的安全性作出評價。2)根據(jù)數(shù)值分析的結(jié)果,有針對性地提出解決方案。2.2 計算模型 計算采用北京軟腦有限公司2D—σ軟件,假定圍巖是各項同性連續(xù)介質(zhì),計算模型為彈性模型,施工階段采用平面應變有限元進行分析,厚度取1m。計算域在水平方向?qū)?60m,下邊界取50m,隧道埋深16m。計算域內(nèi)劃分2032個單元,共6277個結(jié)點,如圖1所示。
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,同時隔離樁的效果也有所體現(xiàn)。2.3.3設隔離樁、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)在右線斷面隧道中心左側(cè)2m處,原因可能是建筑物荷載的影響,同時隔離樁和注漿加固的效果也有所體現(xiàn)。設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置后,阻隔了隧道開挖引起的地層變形。同時也可以看出在隔離樁與隧道之間的側(cè)壁進行注漿后的效果要優(yōu)于只設隔離樁時的效果。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的隧道時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,隧道施工會影響隔離樁,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置Φ800@1200mm的鉆孔灌注樁,左線隧道進行側(cè)壁注漿加固。同時加強監(jiān)控量測,進行信息化施工,根據(jù)反饋信息,調(diào)整設計參數(shù)。參考文獻:[1]白玉成,宋瑞剛.地鐵隧道施工爆破對鄰近建筑物的影響判據(jù)[J].山西建筑,2006,32(6):113-114.
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,同時隔離樁的效果也有所體現(xiàn)。2.3.3設隔離樁、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)在右線斷面隧道中心左側(cè)2m處,原因可能是建筑物荷載的影響,同時隔離樁和注漿加固的效果也有所體現(xiàn)。設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置后,阻隔了隧道開挖引起的地層變形。同時也可以看出在隔離樁與隧道之間的側(cè)壁進行注漿后的效果要優(yōu)于只設隔離樁時的效果。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的隧道時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,隧道施工會影響隔離樁,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置Φ800@1200mm的鉆孔灌注樁,左線隧道進行側(cè)壁注漿加固。同時加強監(jiān)控量測,進行信息化施工,根據(jù)反饋信息,調(diào)整設計參數(shù)。參考文獻:[1]白玉成,宋瑞剛.地鐵隧道施工爆破對鄰近建筑物的影響判據(jù)[J].山西建筑,2006,32(6):113-114.