1、1地铁施工对邻近建筑物的影响及数值分析摘 要:通过北京地铁十号线劲松站终点折返线区间隧道施工对周边既有建筑物 影响 的数值 分析 ,探讨了隔离桩及隧道超前注浆措施对既有建筑物保护的作用,为类似工程提供了 参考 依据。关 键词:隔离桩,既有建筑物,侧壁注浆,数值分析,地铁1 工程概况地铁 10 号线一期工程(含奥运支线)线路起于北京海淀区蓝靛厂,沿四环路、巴沟路、海淀南路、知春路、北土城路向东,斜穿北京市东北部的太阳宫地区后沿东三环路南下,经亮马河、农展馆、京广中心、国贸、劲松到达一期终点。共设置23 个地下站,线路全长约 23km。劲松站终点区间结构设计起点里程为 K24+289.68,终点里
2、程为 K24+684.284,长 394.604m,区 间位于北京市东三环2东侧辅路下,结构顶板覆土为 13m17m。隧道洞身主要穿过粉土层及粉质粘土层。区间隧道邻近既有建筑物段右线为大跨双线断面,采用双侧壁导坑法施工,左线为单线马蹄形断面,采用台阶法施工,中间土柱厚 4.3m,左线与既有建筑物(农光里 21 号楼)基础水平间距为 4.3m。2 数值分析2.1 数值分析的目的隧道施工造成的沉降对建筑物的影响除倾斜外还含有基础的挠曲变形,当沉降过大时,有可能导致建筑物基础的断裂及上部结构压性裂缝的产生。因此在施工中应尽量把对建筑物的影响降至最低。为此进行数值模拟分析,其目的在于:1)通过数值分析
3、,了解不同施工方案下地面和结构物的变形状况,从中选择合理的施工方案。 研究 不同开挖阶段对地表和建筑物的影响情况等,从而对结构物的安全性作出评价。2)根据数值分析的结果,有针对性地提出解决方案。2.2 计算 模型计算采用北京软脑有限公司 2D 软件,假定围岩是3各项同性连续介质,计算模型为弹性模型,施工阶段采用平面应变有限元进行分析,厚度取 1m。计算域在水平方向宽 160m,下边界取 50m,隧道埋深 16m。计算域内划分 2032 个单元,共6277 个结点,如图 1 所示。模拟隧道开挖过程对既有建筑物的影响,结合工程实践,分别按:1)不设隔离 桩、无侧壁注浆;2) 设 置桩径 800mm
4、 的隔离桩、无侧壁注浆;3) 设置桩径 800mm 的隔离桩、有侧壁注浆三种情况进行计算分析。开挖施工顺序按要求进行,每一开挖步的荷载分两步施加,应力释放力为第一步无支护时释放 60%或70%,第二步有支护时释放 40%或 30%,断面开挖成型则应力全部释放完毕,衬砌不受力,作为安全储备。2.3 计算 结果及 分析 2.3.1 不设隔离桩、无侧壁注浆施工完成后地表下沉曲线见图 2,各阶段沉降量见表 1。2.3.2 设隔离桩、无侧壁注浆施工完成后各阶段沉降量见表 2。地表最大下沉36.17mm,发生在距右 线隧道中心偏左 2m 处,原因可能是建筑4物荷载的 影响 ,同时隔离桩的效果也有所体现。2
5、.3.3 设隔离桩、侧壁注浆施工完成后各阶段沉降量见表 3。地表最大下沉31.34mm,出现在右 线断面隧道中心左 侧 2m 处,原因可能是建筑物荷载的影响,同时隔离桩和注浆加固的效果也有所体现。设置隔离桩后建筑物差异沉降由 13.56mm 降至 3.79mm,地表沉降也有所降低,由最大下沉 39.91mm 变为 36.17mm。原因主要是隔离桩设置后,阻隔了隧道开挖引起的地层变形。同时也可以看出在隔离桩与隧道之间的侧壁进行注浆后的效果要优于只设隔离桩时的效果。建筑物差异沉降由 3.79mm 降至2.42mm,地表沉降也有所降低 ,由最大下沉 36.17mm 变为31.34mm。3 结语1)设
6、置隔离桩加固地基的效果是非常明显的,它能有效地阻隔隧道开挖所引起的地层变形向建筑物基础的地层区域 发展 ,而且 侧壁注浆也可以起到减小地表沉降的目的。2)两隧道的开挖先后次序对于地表沉降和建筑物的安全性影响有所差别。先开挖距离建筑物较远的隧道时地表沉降和建筑物的5差异沉降较小。3)隔离桩与隧道间距的大小对于地表沉降和建筑物的差异沉降也有一定的影响。隔离桩与隧道的间距越小,地表沉降和建筑物的差异沉降也越小。但是隔离桩与隧道间距过小时,隧道施工会影响隔离桩,有可能造成隔离桩的破坏,从而影响隔离桩的效果。建议隔离桩与隧道的间距不宜低于 1.5m,且尽量布置在靠近隧道的一侧。4)施工工法对于地表沉降和建筑物的差异沉降也有一定的影响。5)建议在区间隧道与建筑物之间设置 8001200mm 的钻孔灌注桩,左线隧道进行侧壁注浆加固。同时加强监控量测,进行信息化施工,根据反馈信息,调整设计参数。参考 文献 :1白玉成,宋瑞刚.地铁隧道施工爆破对邻近建筑物的影响判据J.山西建筑 ,2006,32(6):113-114.
