無錫市軌道建設(shè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司 214072

摘要：以無錫某臨近地鐵結(jié)構(gòu)的房地產(chǎn)工程建設(shè)為例，通過對(duì)該新建工程的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入分析，并借助于有限元軟件對(duì)施工過程中可能出現(xiàn)的不利工況進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，可得到該工程在整個(gè)建設(shè)過程中對(duì)臨近既有地鐵結(jié)構(gòu)的影響，從而對(duì)目前設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證，同時(shí)可根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)及施工提出指導(dǎo)意見。

關(guān)鍵詞：有限元；數(shù)值模擬計(jì)算；影響；指導(dǎo)

Abstract：this paper takes one real estate construction along metro lines in Wuxi，Jiangsu province for example.Through the deep analysis on its design scheme，this paper carries on simulating calculation to the possible risks in construction by the finite element software.And as a result，this paper gets the possible effects to nearby subway engineering in the process of construction.Through both side arguments to the feasibility of this design scheme，this paper provides instruction to the lasting design and construction according to the simulating calculation.

Key words：Finite element；Simulating calculation；Influence；Instruction

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，地鐵作為一項(xiàng)可有效改善城市交通問題的重要措施得到了飛速發(fā)展，而地鐵沿線也成了房地產(chǎn)建設(shè)的熱點(diǎn)區(qū)域。地鐵是百年大計(jì)的惠民工程，因此，地鐵沿線及周邊新建的房地產(chǎn)開發(fā)工程在設(shè)計(jì)及施工過程中應(yīng)充分考慮其對(duì)臨近地鐵工程的影響，并應(yīng)按照相關(guān)法律法規(guī)的要求保護(hù)地鐵工程的安全。

1 工程概況

1.1 工程概況

無錫市XDG-2012-58地塊位于無錫市濱湖區(qū)梁溪路和孫蔣路交匯處，梁溪路以南，孫蔣路以西，該項(xiàng)目中的商業(yè)5# 樓（4F/2D）：地面高度23.25m，基坑深度10.0m，樁筏基礎(chǔ)，樁徑700mm，樁長(zhǎng)13m。臨近地鐵2號(hào)線一側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔樁+內(nèi)支撐的形式，局部采用放坡+土釘?shù)闹ёo(hù)形式，止水帷幕采用Φ850@1200的三軸水泥土攪拌樁。詳見圖1～3。

地鐵2號(hào)線大王基站位于梁溪路與孫蔣路的交叉路口，沿梁溪路敷設(shè)，為地下二層島式站臺(tái)車站，其附屬結(jié)構(gòu)的I號(hào)風(fēng)亭為地下一層，基底埋深為9.65m。河埒口站～大王基站區(qū)間為地下雙線盾構(gòu)區(qū)間，線間距為14m，隧道管片直徑6.2m，厚度0.35m，軌面埋深14.8m。

商業(yè)5# 樓鉆孔樁圍護(hù)段的地下室外墻距離地鐵大王基站1號(hào)風(fēng)亭結(jié)構(gòu)外墻最近為13.6m，基坑邊距離地鐵大王基站I號(hào)風(fēng)亭結(jié)構(gòu)外墻最近為12.7m；放坡圍護(hù)段的地下室外墻距離地鐵2號(hào)線右線線路中心線最近為33.1m，基坑放坡坡頂線距離2號(hào)線右線線路中心線最近為19.1m；詳見圖1。

1.2 水文地質(zhì)情況

根據(jù)勘察報(bào)告，該場(chǎng)地地貌類型屬長(zhǎng)江三角洲沖積平原，場(chǎng)地類別為Ⅲ類。按成因類型及物理性質(zhì)的差異，場(chǎng)地內(nèi)的土由上至下依次為：①雜填土，②粉質(zhì)黏土，③粉質(zhì)黏土夾粉土，④粉質(zhì)黏土夾粉土，⑤1黏土夾粉質(zhì)粉土，⑤2粉質(zhì)黏土，⑤3粉質(zhì)黏土，⑥1粉質(zhì)黏土，⑥2粉土，⑥3淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，⑦1粉質(zhì)黏土，⑦2粉質(zhì)黏土夾粉土。各層土的物理力學(xué)指標(biāo)見下表1：

場(chǎng)地范圍內(nèi)的地下水主要為①雜填土中的上層滯水（主要靠大氣降水及地表徑流補(bǔ)給，隨季節(jié)與氣候變化，水位變化幅度較小）和③粉質(zhì)黏土夾粉土及④粉質(zhì)黏土夾粉土中的微承壓水（主要靠接受側(cè)向逕流和河水補(bǔ)給，對(duì)基坑的開挖施工影響較大）。

2 控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《無錫市軌道交通條例》中地鐵保護(hù)的要求，并參照國(guó)內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)商業(yè)5# 樓項(xiàng)目在整個(gè)施工過程中所引起臨近地鐵結(jié)構(gòu)的變形提出控制標(biāo)準(zhǔn)如表2[1][2]：

3 數(shù)值計(jì)算分析

3.1分析方法

選取鄰近地鐵側(cè)典型剖面建立有限元模型，有限元軟件采用PLAXIS。建筑物框架結(jié)構(gòu)及隧道管片采用板單元模擬，采用相應(yīng)的材料特性計(jì)算截面積、慣性矩等幾何參數(shù)，折算到每延米范圍。工程樁和土體之間的相互作用通過設(shè)置界面單元來考慮。地面荷載均以20kPa超載形式考慮，建筑物荷載按每層15kPa取值。

3.2理論基礎(chǔ)

3.2.1 HS small本構(gòu)模型[3]

HS small模型是在土體硬化模型的基礎(chǔ)上考慮了小應(yīng)變階段時(shí)土體剛度增加的特性。應(yīng)變很低時(shí)，土表現(xiàn)出較高的剛度，并且剛度隨應(yīng)變呈非線性變化。在荷載作用下小應(yīng)變土體硬化模型的高級(jí)特性體現(xiàn)的更明顯，所得到的位移比用土體硬化模型所得到的更加可靠。

在標(biāo)準(zhǔn)排水三軸試驗(yàn)中豎向應(yīng)變 1和偏應(yīng)力q 之間為雙曲線關(guān)系。如下所示：

商業(yè)5# 樓在整個(gè)施工過程中對(duì)地鐵2號(hào)線河埒口站～大王基站盾構(gòu)區(qū)間隧道的影響分析結(jié)果如表4：

由表3、4可知，商業(yè)5# 樓的整個(gè)施工過程引起地鐵大王基站I號(hào)風(fēng)亭結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的位移最大為0.58mm，引起地鐵2號(hào)線河埒口站～大王基站盾構(gòu)區(qū)間隧道產(chǎn)生的位移最大為0.95mm，均能滿足地鐵保護(hù)結(jié)構(gòu)變形的要求。

4 結(jié)論與建議

（1）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，該工程目前所采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)及支撐措施是合理的、安全有效的，不僅能有效地控制基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，保證該基坑施工的安全，同時(shí)也滿足了地鐵保護(hù)結(jié)構(gòu)變形的要求。

（2）基坑開挖時(shí)，應(yīng)分層、分段開挖，且應(yīng)避免臨近地鐵側(cè)堆載過大；基坑回填時(shí)，在臨近地鐵側(cè)可用粘土或三七灰土回填，且應(yīng)按規(guī)范要求分層壓實(shí)。

（3）為減小基坑施工對(duì)臨近地鐵結(jié)構(gòu)的影響，基坑降水施工應(yīng)避免使用坑外降水的方式。

（4）該工程應(yīng)按照地鐵保護(hù)的控制標(biāo)準(zhǔn)要求制定完善的監(jiān)測(cè)方案及應(yīng)急預(yù)案，采用動(dòng)態(tài)化、信息化施工，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果采取相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案措施，以確保地鐵結(jié)構(gòu)的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]王如路，賈堅(jiān)，廖少明.上海地鐵監(jiān)護(hù)實(shí)踐.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2013.04.

[2]宋海濱，李剛柱，殷劉帥.深基坑對(duì)緊鄰地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道變形的影響性分析.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013第3期.

[3]北京金土木軟件技術(shù)有限公司.PLAXIS巖土工程軟件使用指南.北京：人民交通出版社，2010.8.