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      地鐵施工論文:暗挖地鐵對建筑群影響剖析

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      地鐵施工論文:暗挖地鐵對建筑群影響剖析

      本文作者:趙文韓利關永平李慎剛作者單位:東北大學

      既有建筑物安全風險評估

      借助FLAC3D有限差分軟件,建立洞樁法開挖模型,針對中街站的開挖工況以及洞樁法的施工特點進行模擬,著重分析隧道開挖各工況的地表沉降變化規律.洞樁法工序復雜,數值計算中將施工過程主要分為以下幾步:①開挖小導洞;②施工圍護樁及中柱;③施工拱部結構;④開挖并施作主體結構;⑤施作主體結構二襯.數值模型幾何尺寸的寬度為90m,地層厚度為60m.視各土層為理想彈塑性材料,計算中采用摩爾庫侖屈服準則[8].支護體系采用理想線彈性模型,考慮到混凝土的硬化過程及實際工程中的支護延遲性,對初期支護結構的彈性模量折減至3GPa,為實際值的1/10左右[9-10].各土層及支護結構力學參數見表1.由圖2可看出,小導洞開挖引起的地表沉降占總沉降值的61.45%左右,影響最大,其特點為沉降槽深度較大,但是寬度較小,說明影響范圍有限;其次為扣拱施工引起的地表沉降較大,占總沉降值的21.34%;由于扣拱跨度大,開挖過程中結構受力轉換復雜,建筑物地基壓力對邊導洞一側產生擠壓,引起導洞一側及土體水平位移,使樓房基礎產生不均勻沉降,從而影響建筑物安全,存在較大的風險.主體開挖時,由于豎向大框架支撐系統已經形成,且作用其上的荷載增加又不明顯,故此階段引起的地層沉降較小.最終的施工后地表沉降云圖如圖3所示,地表沉降最大值為112.7mm,位于地表中心點.

      建筑物風險控制措施

      1施工過程風險控制

      由于中街站周邊建筑物施工隔離樁基本沒有空間,且隔離樁施工對中街環境、商鋪經營影響巨大,隔離樁措施難以實施.因此采用通過注漿改良地層、設置預應力錨索及超前支護等有利措施保護周邊建筑物及地下管線.具體措施如下:1)地表袖閥管注漿改良拱頂上部地層及加固建筑物基礎.采取袖閥管注漿改良的拱頂上部地層深度范圍為地面下0m處至拱頂上1.5m(改良地層厚度0~5.0m).注漿孔梅花型布置,排距1.0m.注漿技術參數:漿液配比mw∶mc=0.8∶1,擴散半徑0.7m,注漿速度50L/min,注漿壓力0.4~0.6MPa.2)導洞內部側向注漿加固建筑物基礎,導洞外側房屋基礎加固.在邊導洞采用徑向導管注漿加固措施,即在初期支護側壁上破除表面,布置1.0m×1.0m梅花形注漿孔.注漿采用前進式分段注漿,注漿液采用水灰質量比為0.8∶1的水泥漿,注漿壓力0.8~1.0MPa.3)導洞靠建筑物側設預應力錨索.扣拱施工過程中,建筑物地基壓力將對邊導洞外側產生擠壓,引起導洞側向位移,加大地層沉降,使建筑物產生差異沉降.為確保周邊建筑物的安全,導洞靠建筑物側設預應力錨索,通過施加錨索預應力,確保扣拱施工結構受力轉換過程中,導洞外側壁不會因為建筑物地基側壓而發生位移,控制地層沉降.4)雙層導管注漿超前支護.為最大限度地發揮扣拱頂部土體承載拱的承載能力,控制地表沉降,保護周邊建筑物及管線,采用雙層導管超前預注漿的方式來加固土體.上層注漿管注漿采用水泥漿液,下層注漿管注漿采用固沙劑漿液,注漿壓力0.8~1.0MPa,施工時注漿壓力需嚴格控制,防止出現壓力過大造成地面隆起危及管線.

      2監控量測風險控制

      專家組給出的監控量測基準管理值各項指標中建筑物絕對沉降值為40mm,差異沉降值為0.002L(L為建筑物在垂直于地鐵車站開挖方向的長度),地表沉降的控制值為140mm.國內外很多工程表明,地表沉降允許值控制在30mm以內是不合理的.實際的建筑物沉降曲線如圖4所示.由圖4可看出,玫瑰大酒店的最終沉降量為19.3mm,說明施工過程中采取的地層注漿、預應力錨索、超前支護等有利措施具有顯著的控制地層移動的效果,使得距離中街站開挖外邊緣僅4.0m的玫瑰大酒店沉降量不足20mm,完全避免了風險事故的發生.

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