緊貼運營地鐵車站深基坑施工側向變形相關性探析 摘 要:以上海地鐵8號線人民廣場站深基坑施工為例,通過一系列實測數據的統計分析,對緊貼運營地鐵車站進行深基坑工程建設過程中新、老車站結構變形規律,以及變形控制進行了現場監測和理論計算的分析研究。 關鍵詞:地鐵車站;緊貼;深基坑;施工;變形控制 在已運營地鐵車站(下稱老車站)附近進行新車站深基坑工程的施工,老車站結構在單側卸荷的情況下,原有的受力平衡狀態會受到影響,結構將產生變形。所以,施工過程中必須嚴密監測基坑及老車站結構的變形。根據新、老車站結構變形控制要求,選用合理的施工工藝、基坑支護方式、基坑開挖和支撐施工參數,并根據實測數據,對施工工藝和施工參數及時進行調整。同時,還要根據施工階段后期新、老車站結構的差異沉降特征,預先選用針對性的保護措施。 1 工程概況 上海市軌道交通8號線人民廣場站為地下二層三柱四跨島式車站(新車站)。車站外包長度329. 5m,標準段內凈寬26. 48 m,端頭井深15 m,標準段深13. 2 m。車站主體緊貼并平行于1號線人民廣場站(老車站),并與1號線共用一堵地下連續墻。 車站周邊交通繁忙、重要管線較多,施工場地狹小。擬建場地地基土在基坑開挖深度影響范圍內主要以飽和淤泥質粉質黏土、淤泥質黏土為主,但局部夾有薄層粉細砂及貝殼碎屑,第③層淤泥質粉質黏土中夾薄層砂質粉土。 2 不同基坑開挖施工方法對新、老車站變形影響的分析 一般基坑開挖常采用順作法施工。當周圍沿線建筑物距離較近時,為了盡量減少施工對周邊環境的影響,可采用逆作法施工,以控制圍護結構變形。為了分析逆作、逆作+順作和順作等三種施工方法對新、老車站圍護結構影響的差異,采用二維和三維有限元計算方法對新車站基坑圍護結構進行計算,確定圍護結構設計、地基加固、基坑開挖支撐等參數(開挖寬度、深度、放置時間、支撐軸力大小等)。模擬三種施工方法對老車站結構影響所采用的開挖參數見表1。
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新、老車站變形見圖4、圖5。可以看出:基坑開挖放置時間和有撐暴露時間對控制新車站基坑變形及老車站結構變形、調整老車站結構變形狀態是至關重要的。采用按限時原則的逆作法施工,新車站基坑東側墻體變形可滿足一級基坑變形控制要求;而老車站結構產生整體傾向基坑的變形,以及新、老車站結構的變形均較小。
4 基坑施工挖土步序對新、老車站結構變形的影響
在開挖④層和⑤層土時,為了利用開孔對出土的便利,單軸內挖土施工時采用先放坡開挖開孔處(近老車站一側)土體,再開挖剩余土體。由于挖土進度過快、支撐施加較慢,④層土開挖到前面第5個軸線(約40 m)的土方后,才施加第1、2軸線內支撐,無支撐暴露時間平均為6~8d;而④層土開挖了近40m后,再開挖⑤層土。在上述挖土參數下進行施工,監測數據反映出新、老車站變形均過大,且遠遠超出設計變形要求。
為此,在后續10~20軸的中板下施工時,對開挖流程和支撐步序等施工參數進行了調整和優化。
具體為:
(1)先放坡開挖中間約8 m寬土體,再開挖兩側預留土堤(各9 m寬)。要求在開挖⑤層土時,④層土最多開挖2個軸線(約16 m)。
(2)強調施工區段挖土支撐工序的密切配合,減少暴露時間。要求每次開挖寬度最多為8 m,隨挖隨撐。
施工步序調整后,通過對新、老車站變形對比發現:深基坑工程施工具有空間效應。按照先挖中間通道再挖兩側剩余土體的流程,可有效控制新、老車站結構的變形。不同挖土步序對新、老車站計算變形對比見表3。
5 結語
通過對新、老車站施工側向變形的相關性進行分析,得到以下一些結論:
(1)緊貼運營車站的基坑施工中,新、老車站結構變形相互影響,兩者側向變形相關性特征與支護形式和橫向支撐剛度密切相關。采用逆作法施工,新車站圍護結構側向變形較大時,老車站產生背向基坑的側向變形;采用順作法施工,老車站結構主要產生朝向基坑的側向變形。
(2)利用新、老車站側向變形相關性特征,在保證車站橫向支撐剛度及車站變形要求的前提下,設計時可適當放寬對新車站基坑東側墻體變形的要求,通過允許新車站東側墻體產生一定的側向變形,以減小老車站朝向基坑的側向變形。
(3)利用新、老車站側向變形相關性特征,緊貼運營車站進行深基坑工程施工時,可通過適當放寬對新車站墻體側土方開挖的時間和空間參數要求,嚴格控制老車站墻體側土方開挖的時間和空間參數,以達到利用新車站東側墻體側向變形抵抗和控制老車站結構側向變形的目的。同時,對緊貼老車站墻體一側地基加固可適當增加加固深度、減少加固寬度,并可減小老車站結構的側向和豎向變形。
參考文獻
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