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        綜合管廊上跨運(yùn)營地鐵安全影響分析

        2020-04-11 05:21:28王連欣
        建材與裝飾 2020年9期
        關(guān)鍵詞:管廊區(qū)間基坑

        王連欣

        (中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 湖北武漢 430063)

        0 前言

        我國地鐵建設(shè)和市政綜合管廊建設(shè)發(fā)展迅速,由于地鐵和市政綜合管廊均為埋設(shè)于城市主干道路下方的條帶狀結(jié)構(gòu),兩者常常在平面、縱斷面關(guān)系上發(fā)生交叉,相互影響。某綜合管廊工程上跨運(yùn)營地鐵區(qū)間,工程實(shí)施范圍進(jìn)入運(yùn)營地鐵重點(diǎn)保護(hù)區(qū),對運(yùn)營地鐵產(chǎn)生影響。本文利用MIDASGTSNX有限元數(shù)值模擬軟件建立三維數(shù)值計(jì)算模型,分析綜合管廊施工對運(yùn)營地鐵結(jié)構(gòu)的影響,為綜合管廊項(xiàng)目的建設(shè)提供指導(dǎo)。

        1 工程概況

        1.1 綜合管廊工程概況

        綜合管廊工程全長約2km,為地下一層箱型結(jié)構(gòu),明挖法施工,基坑開挖深度5.2~8.9m,寬7.7m,管廊上跨運(yùn)營地鐵區(qū)間。綜合管廊內(nèi)部主要為電力通訊、直飲水、給水和熱力管線。

        地鐵明挖區(qū)間為地下三層箱型混凝土結(jié)構(gòu),頂板埋深約4.2m,結(jié)構(gòu)總高度20.52m,底板埋深約24.0m。明挖區(qū)間東側(cè)為盾構(gòu)區(qū)間,管片外徑為6m,壁厚0.3m,頂部埋深約18.1m。

        管廊東側(cè)基坑深度約5.2~8.9m,基坑寬度7.7m,采用φ600@1000鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù),嵌固深度約3.5m,設(shè)一道φ406mm壁厚12mm鋼支撐,水平間距6m。上跨地鐵眀挖區(qū)間范圍基坑深度約3.8m,采用放坡開挖,放坡比 1:1,見圖 1。

        1.2 工程地質(zhì)概況

        地層自上而下為①雜填土,④-1粉土,④-2粉砂,④-5粉土,④-3粉砂,⑥-1粉質(zhì)黏土,⑥-2粉質(zhì)黏土,地下水位埋深約12m。管廊敷設(shè)于④-1粉土層,見表1。

        2 計(jì)算方法及模型的建立

        本次計(jì)算采用MIDASGTSNX有限元數(shù)值計(jì)算軟件,建立三維計(jì)算模型,模型長100m、寬90m、深50m,見圖2。

        圖1 管廊與地鐵斷面關(guān)系(m)

        表1 土層參數(shù)

        圖2 計(jì)算模型(mm)

        隧道襯砌板厚0.3m,管廊結(jié)構(gòu)板厚0.35m,結(jié)構(gòu)采用板單元模擬;排樁尺寸φ600@1000,鋼支撐尺寸φ406、t=12,采用梁單元模擬。

        基坑開挖及回筑工序如下:激活地層,施加地面超載→施工地鐵車站及區(qū)間,位移置零→施工管廊圍護(hù)樁→開挖第一層土至冠梁標(biāo)高→施工冠梁、第一道撐,開挖土層至坑底→回筑管廊結(jié)構(gòu),回填覆土。

        3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果及分析

        管廊基坑開挖為卸載工況,隧道水平變形較小,主要變形表現(xiàn)為隆起。工況5為開挖第二層土,土方卸載量最大,隧道變形最為明顯。

        3.1 計(jì)算結(jié)果

        圖3 工況5土體豎向位移

        西側(cè)基坑開挖深度約5.2m,東側(cè)基坑開挖深度約8.9m。基坑內(nèi)土體表現(xiàn)為隆起,最大隆起量16.2mm,發(fā)生在東側(cè)開挖深度為8.9m的深坑,見圖4。

        圖4 工況5管廊下方隧道管片豎向位移

        隧道管片最大豎向變形約3.3mm,表現(xiàn)為隆起。

        3.2 計(jì)算結(jié)果分析

        隨著基坑的開挖、結(jié)構(gòu)回筑及土方回填,隧道首先發(fā)生隆起,后隆起量逐漸增大,回填覆土后隆起量減小。開挖第二層土至基坑底部時(shí),隧道隆起量明顯增大,此時(shí)基坑最大開挖深度達(dá)到8.9m,荷載卸載量較大,隆起值增大至3.3mm。管廊結(jié)構(gòu)回筑及土方回填后,隧道表現(xiàn)為在新增荷載作用下的沉降,原隆起值由3.3mm減小為1.94mm。

        表2 各工況隧道管片變形結(jié)果統(tǒng)計(jì)

        4 結(jié)論與建議

        (1)根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果,隧道最大豎向變形3.3mm<10mm,表現(xiàn)為隆起,隧道最大水平收斂1.48mm<10mm,均發(fā)生在工況5。隧道變形滿足地鐵變形控制要求。

        (2)擬建管廊基坑開挖時(shí)隧道表現(xiàn)為土體卸載引起的隆起變形。根據(jù)計(jì)算及施工經(jīng)驗(yàn),一次性荷載卸載量越大結(jié)構(gòu)隆起變形越明顯。為減小管廊施工對區(qū)間隧道的影響,建議管廊基坑分段施工。

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