王長寧

(南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司, 江蘇南京 210022)

淺談地鐵車站修建對臨近橋梁樁基的影響

王長寧

(南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司, 江蘇南京 210022)

為了能夠減小地鐵車站基坑開挖對橋梁樁基的影響，便于進(jìn)行車站基坑影響管線的改移，某地鐵車站采用了逆作板+蓋板的方式進(jìn)行基坑開挖及車站施作，采用了數(shù)值計(jì)算的方法分析了逆作板+蓋板的方式進(jìn)行基坑開挖對橋梁樁基的影響，結(jié)果表明逆作板+蓋板的方法對既有橋梁樁基影響小，并有利于地面交通疏解及管線改移，可作為類似工程的參考。

地鐵車站； 橋梁樁基； 逆作板； 蓋板； 模型； 計(jì)算

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，地表空間利用緊張及地面交通擁堵等問題越來越明顯，為了解決交通擁堵問題，國內(nèi)各大城市開始了地鐵修建，地鐵在城區(qū)穿越，將會對周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。目前，有大量學(xué)者對地鐵修建對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響進(jìn)行了研究，其研究成果主要集中于地鐵區(qū)間下穿建筑物時(shí)對地表建筑物及對環(huán)境的影響[1-8]。楊廣武[9]等以北京地鐵7號線雙線隧道近距離穿越雙井橋工程為例，采用FLAC3D三維數(shù)值模擬軟件分析了地鐵雙線隧道在開挖和支護(hù)過程中，鄰近樁基內(nèi)力與變形的變化規(guī)律，鄭熹光[10]等采用數(shù)值方法研究了城市盾構(gòu)隧道施工對鄰近橋梁單樁、兩樁、四樁基礎(chǔ)的應(yīng)力與位移的影響規(guī)律，吳賢國[11]等分析了地鐵施工鄰近橋梁安全風(fēng)險(xiǎn)管理流程，構(gòu)建地鐵施工鄰近橋梁安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系。

在某城市的地鐵修建中遇到了地鐵車站靠近橋梁樁基的情況，筆者采用數(shù)值計(jì)算的方法分析研究了逆作板+蓋板施工方法進(jìn)行基坑開挖對橋梁樁基的影響。

1 工程概況

某地鐵車站修建過程中靠近周邊高架橋橋梁樁基，同時(shí)由于需要滿足地下管線占用地下空間的需要，在設(shè)計(jì)中采用了逆作板結(jié)合蓋板的方式進(jìn)行施作，將地下管線調(diào)向逆作板區(qū)域上方通過。逆作板、蓋板區(qū)域及橋梁樁基與地鐵車站的關(guān)系如圖1、圖2所示。

圖1 逆作板、蓋板區(qū)域及橋梁樁基平面

圖2 逆作板及蓋板區(qū)域縱剖面

2 數(shù)值計(jì)算

2.1 模型建立

利用FLAC 3D建立了地鐵車站逆作板區(qū)域的二維模型。模型中樁基數(shù)量取橫斷面內(nèi)的樁基數(shù)3，樁基長度為50 m，樁基利用FLAC 3D中的樁單元模擬，車站左側(cè)樁基距車站14 m，右側(cè)樁基距車站17 m。根據(jù)《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》確定橋墩所受外力。計(jì)算模型尺寸為：225 m×1 m×76 m，共建立了11 916個(gè)網(wǎng)格單元，計(jì)算模型見圖3。

圖3 計(jì)算模型

2.2 計(jì)算參數(shù)

數(shù)值模擬中，橋梁部分只建立了橋梁的墩臺，橋梁提供的外力通過計(jì)算之后施加在橋梁墩臺上。

橋墩所受外力計(jì)算如下：高架橋跨31 m，橋面寬度取20 m，雙向4車道，荷載折減系數(shù)為0.67，橋梁跨高取1.5 m。根據(jù)《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》可知：

橋梁所受均布荷載為31×10.5×5×0.67=872.34 kN。

橋梁所受集中荷載值為(180+4×26)×0.67=761.12 kN。

橋梁自重為20×31×1.5×25=23250 kN。

實(shí)際工程中總共有樁基15根，每根樁基受力為(23250+872.34+761.12)/15=1658.89 kN，計(jì)算斷面總共有樁基3根。橋梁樁基直徑1.2 m。因此，外部施加應(yīng)力為(1658.89×3)/4.52=1.1 MPa。計(jì)算中采用的土層參數(shù)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乜眻?bào)告確定，具體參數(shù)見表1。

表1 計(jì)算參數(shù)

2.3 計(jì)算步驟

數(shù)值計(jì)算過程中首先進(jìn)行自重計(jì)算，模擬原始地層固結(jié)沉降。固結(jié)完成后進(jìn)行地下連續(xù)墻及格構(gòu)柱施作，而后進(jìn)行車站結(jié)構(gòu)施作。主要步驟為(1)開挖上覆土，逆作板施作；(2)上覆土回填；(3)開挖第一道橫撐以上部分土，施作第一道橫撐；(4)開挖第二道橫撐以上部分土，施作第二道橫撐；(5)開挖至基坑底部；(6)施作底板；(7)拆除第二道橫撐；(8)施作中板；(9)拆除上橫撐。蓋板區(qū)域計(jì)算過程與上述步驟類似。

3 計(jì)算結(jié)果

3.1 逆作板區(qū)域計(jì)算結(jié)果

計(jì)算過程中對橋梁承臺沉降量、橋梁樁基沉降量及樁基的側(cè)向位移進(jìn)行了監(jiān)測(圖4～圖6)。

(a) 車站左側(cè)橋梁承臺沉降

(b) 車站右側(cè)橋梁承臺圖4 逆作板區(qū)域橋梁承臺沉降

(a) 車站左側(cè)橋梁樁基沉降

(b) 車站右側(cè)橋梁樁基沉降圖5 逆作板區(qū)域橋梁樁基沉降

圖4表明了車站左右兩側(cè)橋梁承臺沉降約為8.71 mm，且橋墩沉降較為均勻橋墩左右沉降差很小，不會出現(xiàn)橋梁傾覆。

圖5表明橋梁樁基在埋深小于15 m部分沉降存在一定的離散性(沉降最小值8.63 mm，沉降最大值8.88 mm)，埋深大于15 m部分沉降基本穩(wěn)定于8.71 mm，這是由于數(shù)值模擬中車站主體結(jié)構(gòu)埋深約為15.83 m，在車站主體結(jié)構(gòu)影響下，橋梁樁基產(chǎn)生不均勻沉降。

(a) 左側(cè)橋梁樁基側(cè)移

(b) 右側(cè)橋梁樁基側(cè)移

圖6表明，橋梁樁基側(cè)移較小，最大值僅為0.84 mm，且車站兩側(cè)橋梁樁基側(cè)移均趨向于車站呈現(xiàn)兩頭小中間大的趨勢，最大側(cè)移出現(xiàn)在車站主體下方5 m(樁基埋深20 m)的位置。這是由于施作逆作板并將上方土體回填后將對埋深較淺處樁基位移空間產(chǎn)生一定的約束效果。

3.2 蓋板區(qū)域計(jì)算結(jié)果

計(jì)算過程中對橋梁承臺沉降量、橋梁樁基沉降量及樁基的側(cè)向位移進(jìn)行了監(jiān)測，見圖7～圖9。

圖7表明了車站左右兩側(cè)橋梁墩臺沉降約為8.17 mm，且橋墩沉降較為均勻橋墩左右沉降差很小，不會出現(xiàn)橋梁傾覆。

圖8表明橋梁樁基在埋深小于15 m部分沉降存在一定的離散性(沉降最小值8 mm，沉降最大值8.26 mm)，埋深大于15 m部分沉降基本穩(wěn)定于8.17 mm，這是由于數(shù)值模擬中車站主體結(jié)構(gòu)埋深約為15.83 m，在車站主體結(jié)構(gòu)影響下，橋梁樁基產(chǎn)生小量不均勻沉降。

(a) 車站左側(cè)橋梁承臺沉降

(b) 車站右側(cè)橋梁承臺圖7 蓋板區(qū)域橋梁承臺沉降

(a) 車站左側(cè)橋梁樁基沉降

(b) 車站右側(cè)橋梁樁基沉降圖8 蓋板區(qū)域橋梁樁基沉降

圖9表明，橋梁樁基側(cè)移較小，最大值僅為0.66 mm，且車站兩側(cè)橋梁樁基側(cè)移均趨向于車站呈現(xiàn)兩頭小中間大的趨勢，最大側(cè)移出現(xiàn)在車站主體下方5 m(樁基埋深20 m)的位置。這是由于施作蓋板將對埋深較淺處樁基位移空間產(chǎn)生一定的約束效果，從而使得樁基側(cè)移出現(xiàn)兩頭小中間大的結(jié)果。

5 結(jié)論

(1)蓋板及逆作板的施作可以有效控制橋墩、橋梁承臺、橋梁樁基的沉降。

(a) 左側(cè)橋梁樁基側(cè)移

(b) 右側(cè)橋梁樁基側(cè)移

(2)地鐵車站開挖過程中進(jìn)行逆作板及蓋板施作對橋梁承臺及樁基側(cè)向位移較小，同時(shí)蓋板及逆作板的施作對橋梁承臺、樁基的側(cè)向位移均較小。

[1] 周正宇. 地鐵鄰近既有橋梁施工影響分析及主動防護(hù)研究[D].北京交通大學(xué),2012.

[2] 丁鵬華. 盾構(gòu)隧道施工地層移動對臨近橋梁樁基的影響研究[D].北京交通大學(xué),2015.

[3] 蔡忠澤. 臨近高架橋的地鐵施工分析與研究[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2012(1):92-95.

[4] 郭宏偉. 隧道開挖對既有樁基影響的數(shù)值模擬及承載力可靠度分析[D].北京交通大學(xué),2009.

[5] 范紅菊. 地鐵車站暗挖施工對地表及鄰近橋樁沉降的影響規(guī)律研究[D].西安科技大學(xué),2013.

[6] 李曉敏. 地鐵隧道盾構(gòu)法施工對鄰近建筑物樁基變形的影響研究[D].西安科技大學(xué),2013.

[7] 郭孝坤. 鄭州地鐵盾構(gòu)下穿施工對既有建筑樁基承載力的影響研究[D].鄭州大學(xué),2015.

[8] 黃鑫. 區(qū)間隧道下穿小月河及櫻花西橋的工程處理措施與數(shù)值計(jì)算[D].中南大學(xué),2010.

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[10] 鄭熹光,何平,張安琪,等. 地鐵施工對鄰近橋梁樁基礎(chǔ)內(nèi)力影響分析[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù),2015(3):110-118.

[11] 吳賢國,張立茂,陳躍慶. 地鐵施工鄰近橋梁安全風(fēng)險(xiǎn)管理研究[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào),2012(7):87-92.

注冊建造師管理新規(guī)征求意見(一)

為落實(shí)國務(wù)院行政審批制度改革要求、進(jìn)一步規(guī)范注冊建造師管理，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部對已執(zhí)行10年的《注冊建造師管理規(guī)定》(建設(shè)部令第153號)進(jìn)行了修訂。近日，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部將修訂后的《注冊建造師管理規(guī)定》(以下簡稱“規(guī)定”)公開征求意見。

規(guī)定共有7章49條。根據(jù)規(guī)定，未取得注冊證書的建造師，不得擔(dān)任建設(shè)工程項(xiàng)目的施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人，不得以注冊建造師的名義從事相關(guān)活動。國務(wù)院住房城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門對全國注冊建造師的注冊、執(zhí)業(yè)活動實(shí)施統(tǒng)一監(jiān)督管理。

在“注冊”章節(jié)中，規(guī)定明確，注冊建造師實(shí)行注冊執(zhí)業(yè)管理制度，注冊建造師分為一級注冊建造師和二級注冊建造師。申請初始注冊時(shí)，建造師要具備“受聘且只受聘于一個(gè)單位”等條件。

取得一級建造師資格證書并受聘于一個(gè)從事工程建設(shè)單位的人員，通過聘用單位向國務(wù)院住房城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門提出注冊申請；也可以向聘用單位工商注冊所在地的省、自治區(qū)、直轄市人民政府住房城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門提交申請材料。主管部門在5日內(nèi)將全部申請材料報(bào)國務(wù)院住房城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門審批。

摘自《中國建設(shè)報(bào)》

王長寧(1964～)， 男, 大學(xué)本科，高級工程師，從事軌道交通工程建設(shè)管理工作。

U449.52

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[定稿日期]2017-07-05