施振丁

(中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司 北京 101100)

地鐵車站基坑施工對(duì)鄰近建筑物影響的研究

施振丁

(中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司 北京 101100)

為確保地鐵車站深基坑施工期間鄰近建筑物的安全性和正常使用的要求，根據(jù)既有建筑物基礎(chǔ)類型、結(jié)構(gòu)形式、建造時(shí)期和使用情況，確定既有建筑物基礎(chǔ)的剩余變位能力，可通過不斷調(diào)整設(shè)計(jì)方案及施工方案直至滿足其安全性為止，以保證建筑物在地鐵車站施工期間建筑物的正常使用。

地鐵車站；深基坑；建筑物；剩余變形；安全評(píng)估

1 施工前既有建筑物安全性評(píng)估

內(nèi)容包括:①建筑物現(xiàn)狀調(diào)查；②地基基礎(chǔ)工作狀態(tài)；③根據(jù)建筑物的類型測(cè)算主體結(jié)構(gòu)傾斜、柱基相對(duì)沉降差等；④提出既有建構(gòu)筑物的剩余變形能力；⑤核查建筑物結(jié)構(gòu)尺寸；⑥混凝土外觀、表面裂縫分布、混凝土強(qiáng)度、混凝土碳化深度等；⑦建筑物結(jié)構(gòu)安全性計(jì)算分析；⑧車站深基坑建設(shè)對(duì)建筑物的影響評(píng)估。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

車站為地下二層島式車站，總長(zhǎng)167.8m，深基坑采用明挖順筑法，地勢(shì)西高東低，小里程側(cè)端頭井覆土厚度 3.88m，底板埋深 20.05m，大里程側(cè)端頭井覆土厚度3.2m，底板埋深17.47m，標(biāo)高約10.6m，深基坑標(biāo)準(zhǔn)段寬度18.30m；出入口均采用明挖法施工，基坑深度分別為10.3m和13.5m。

該車站位于兩條重要交通路交叉口，主要建筑物有某小區(qū) 4#樓、計(jì)劃生育委員會(huì)、高架橋橋墩等。其中某小區(qū) 4#樓北側(cè)距離車站主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁 4.67m，西側(cè)距離車站主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁 6.0m。

2.2 建筑物柱基的沉降和沉降差

由表1和表2可見，建筑物在使用期間柱基間均出現(xiàn)了不同程度的沉降，施工前建筑物相鄰柱基的沉降差最大值為1.32‰L，最小值為0.07‰L，均未超出《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007－2011)關(guān)于同類建筑相鄰柱基的沉降差的限值 2‰L。

2.3 計(jì)算模型

工程實(shí)例利用有限差分軟件 FLAC-3D5.0對(duì)施工過程進(jìn)行模擬分析，計(jì)算施工引起既有建筑物柱基的變形值。為滿足計(jì)算精度要求，F(xiàn)LAC平面計(jì)計(jì)算模型尺度為X×Y×Z=300m×180m×30m，計(jì)算網(wǎng)格約35萬(wàn)個(gè)六面體單元，模型保證整體內(nèi)單元尺寸能合理過渡以精確反映人工開挖擾動(dòng)對(duì)地基的影響。采用改變等代層的參數(shù)來模擬建筑物基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)上施加均布荷載來模擬房屋，偏安全考慮，每層以 10kPa的均布荷載作為框架結(jié)構(gòu)的正常使用荷載，以均布豎向荷載的形式用于基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算。

2.4 計(jì)算結(jié)果

2.4.1 分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工過程將基坑開挖的關(guān)鍵過程分為:①初始地應(yīng)力模擬；②圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工；③基坑第1層土開挖；④設(shè)置第1層混凝土支撐；⑤第2層土開挖；⑥設(shè)置第2層鋼支撐；⑦以此類推，設(shè)置第4層鋼支撐，開挖至基底；⑧拆除最下一層鋼支撐。為了解地鐵車站深基坑施工對(duì)鄰近建筑物的影響，基坑施工模擬過程中在其基礎(chǔ)上共布設(shè)了8個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。各測(cè)點(diǎn)在五層開挖和拆除最下一層鋼支撐工況下的累計(jì)沉降量見圖2。

由圖1可知，鄰近建筑物的變形場(chǎng)受到地鐵車站基坑開挖的影響，地鐵車站基坑開挖越深，鄰近建筑物的變形越明顯，地鐵車站基坑開挖引起鄰近建筑物的變形表現(xiàn)為豎向沉降和向基坑內(nèi)側(cè)移動(dòng)。深基坑開挖至坑底時(shí)，引起相鄰建筑物構(gòu)的最大豎向位移為8.87mm，發(fā)生在觀測(cè)點(diǎn)S1處；建筑物最大沉降發(fā)生在基坑最下一層鋼支撐拆除時(shí)，最大豎向位移為9.82mm，發(fā)生在建筑物離深基坑最近處，即觀測(cè)點(diǎn)S1處，最小沉降量為3.56mm，發(fā)生在建筑物離深基坑最遠(yuǎn)處，即觀測(cè)點(diǎn)S8處。

2.4.2 安全評(píng)估

為評(píng)價(jià)建筑物在地鐵深基坑施工期間的安全，由建筑物施工前后的相對(duì)沉降和沉降差變化值得出施工后建筑物縱橫向相鄰柱基的相對(duì)沉降和沉降差，具體結(jié)果詳見表3和表4。

?

2.5 既有建筑物變形監(jiān)測(cè)及控制效果分析

2.5.1 監(jiān)測(cè)方案

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括建筑物柱基沉降、建筑物柱基水平位移、建筑物整體傾斜等。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制值依據(jù)前文所述的既有建筑物變形控制標(biāo)準(zhǔn)。

2.5.2 既有建筑物變形控制分析

由圖3可見，在各施工階段下，建筑物監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降值逐步增加，隨著與基坑距離的增加而其增加量減小。建筑物最大沉降發(fā)生在基坑最下一層鋼支撐拆除時(shí)，最大沉降量為10.78mm，發(fā)生在建筑物離深基坑最近處即S1處，比計(jì)算值大8.7%；最小沉降量為2.59mm，發(fā)生在S8處，比計(jì)算值小，比計(jì)算值小27%；總體上，監(jiān)測(cè)值與計(jì)算值基本一致，偏差在15%以內(nèi)，說明FLAC－3D模型是基本準(zhǔn)確的，所選計(jì)算參數(shù)是合理的。同時(shí)，該建筑物在施工過程中和施工結(jié)束后，梁板柱均未出現(xiàn)異常情況，在地鐵車站深基坑施工期間建筑物能正常使用和運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)以上情況所訴，通過對(duì)地鐵車站深基坑相鄰建筑物的現(xiàn)狀檢測(cè)、測(cè)算及數(shù)值模擬計(jì)算，測(cè)算結(jié)果與實(shí)際實(shí)施結(jié)果相似。工程施工前，若通過預(yù)估地鐵車站深基坑施工對(duì)鄰近的建筑物安全狀況，并在實(shí)際施工中通過加強(qiáng)措施進(jìn)行控制，將能大大降低工程風(fēng)險(xiǎn)，減少事故發(fā)生。

[1]蔣禮平.地鐵車站基坑施工對(duì)鄰近建構(gòu)筑物的影響及保護(hù)措施[J].科技與創(chuàng)新,2015,09:140.

G322

B

1007-6344（2016）03-0262-01

?