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        盾構(gòu)近距離穿越樁基礎(chǔ)的影響分析及施工技術(shù)措施研究

        2021-04-01 06:29:06
        黑龍江交通科技 2021年3期
        關(guān)鍵詞:橋樁樁基礎(chǔ)針對性

        董 宇

        (中鐵十六局集團(tuán)有限公司,北京 101100)

        1 工程概況

        廣州市軌道交通五號線首期工程區(qū)莊站~楊箕站盾構(gòu)區(qū)間隧道屬于典型雙線隧道,采用盾構(gòu)法施工,存在12~22 m的隧道頂埋深。隧道下穿內(nèi)環(huán)路高架橋和多棟建筑物樁基,工程涉及區(qū)間線路上高架橋和多棟建筑物的樁基托換施工,這也是本文研究的重點(diǎn)。區(qū)間隧道途經(jīng)建筑物樁基包括東風(fēng)廣場會(huì)所、省電力設(shè)計(jì)院綜合樓、鐘廠綜合樓A棟、廣發(fā)花園、環(huán)風(fēng)變電站的人工挖孔樁,以及電力設(shè)計(jì)院機(jī)修樓、宿舍的錘擊灌注樁。HC9A樁基(東風(fēng)廣場會(huì)所)距離左線隧道水平凈距為0.181 m,1#樁基(環(huán)風(fēng)變電站東北角)距離右線隧道水平凈距為0.405 m,采用注漿加固處理盾構(gòu)直接通過方法處理兩根樁,以此節(jié)省項(xiàng)目開支。區(qū)間需要進(jìn)行托換處理的樁基包括高架橋的5根樁(30a、33b、34b、35b-2、36a)以及黃埔大道H8號樁(A2標(biāo)),其他樁基可不進(jìn)行處理。

        2 盾構(gòu)近距離穿越樁基礎(chǔ)的影響分析

        工程不僅需要托換侵入隧道6根樁基,還會(huì)穿過32 a樁基底部正下方,結(jié)構(gòu)頂部距離樁基底部4.507 m。為對有樁基和托換后樁基在盾構(gòu)施工過程中受到的影響進(jìn)行模擬,需開展針對性的三維數(shù)值模擬。為降低邊界約束效應(yīng)帶來的影響,以大于等于5倍洞徑的左右邊界距隧道中心線距離、以大于等于5倍洞徑的底部邊界距隧道底部距離作為計(jì)算范圍,采用94 m×60 m×63 m尺寸的x、y、z三個(gè)方向計(jì)算模型,y軸正向、z軸正向分別為盾構(gòu)隧道開挖方向、向上為正。采用六面體實(shí)體單元作為圍巖,采用shell單元模擬襯砌管片和盾構(gòu)機(jī),pile單元用于模擬橋樁,整個(gè)計(jì)算模型的實(shí)體單元、grid-points、pile單元分別為67 150個(gè)、72 114個(gè)、56個(gè)。采用彈塑性材料的圍巖,以Drucker.Prager準(zhǔn)則作為屈服準(zhǔn)則,同時(shí)考慮巖土體受拉屈服。采用非關(guān)聯(lián)的流動(dòng)法則作為巖土體的剪切屈服,采用關(guān)聯(lián)的流動(dòng)法則作為受拉屈服,采用null模型用于土體開挖,按彈性材料計(jì)算管片和盾構(gòu)機(jī),使用FLAC3D pile單元模擬橋樁,需充分考慮地層與樁之間的相互作用。

        通過針對性計(jì)算可得,31a樁號橋樁的樁底、樁頂最大位移分別為-0.282 7 mm、-0.284 8 mm,31b樁號橋樁分別為-0.269 5 mm、-0.271 2 mm,32a樁號橋樁分別為-0.356 3 mm、-0.348 2 mm,32b樁號橋樁分別為-0.328 6 mm、-0.341 6 mm,33a樁號橋樁分別為-0.340 3 mm、-0.338 2 mm,33b(a,b)樁號橋樁分別為-0.334 8 mm、-0.321 6 mm?;谟?jì)算結(jié)果進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),32a樁號橋樁處出現(xiàn)0.36 mm的最大沉降位移,各橋樁樁底、樁頂間存在0.021 mm的最大沉降差,可見經(jīng)過計(jì)算區(qū)間的盾構(gòu)施工會(huì)引起很小的不均勻沉降,對橋梁結(jié)構(gòu)和樁基礎(chǔ)的影響較小,圖1為樁與盾構(gòu)隧道之間的關(guān)系,圖2為計(jì)算區(qū)間左右線隧道關(guān)系。

        圖1 樁與盾構(gòu)隧道之間的關(guān)系

        圖2 計(jì)算區(qū)間左右線隧道關(guān)系

        3 盾構(gòu)近距離穿越樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)措施總結(jié)

        3.1 施工方案

        工程針對性設(shè)計(jì)了過接近樁施工方案和樁基托換方案,正是在施工方案的科學(xué)設(shè)計(jì)下,上文開展的仿真分析才能夠得出沉降量較小的結(jié)論。過

        接近樁施工方案內(nèi)容主要包括加固HC9A樁基礎(chǔ),加固基于沖積-洪積黏性土層開展,圍繞樁心6 m×6 m范圍進(jìn)行5 m深度的加固,采用先外圍后中間的注漿順序,充填注漿先圍繞上部覆蓋層開展,隨后分段后退式注漿自下而上進(jìn)行,盾構(gòu)掘進(jìn)過程中跟蹤注漿需結(jié)合監(jiān)測反饋信息;樁基托換方案采用主動(dòng)托換體系,采用人工挖孔樁進(jìn)行被托換樁邊施工,新的受力體系由φ1 500~1 800的人工挖孔樁和普通鋼筋混凝土包承臺的大梁組成,柱沉降影響可通過預(yù)頂措施消除,隧道外邊線到托換樁外緣距離需控制在1 m內(nèi)。采用C35鋼筋混凝土進(jìn)行托換梁施工,按簡支梁開展計(jì)算,同時(shí)基于強(qiáng)度控制開展中撓度和裂縫寬度驗(yàn)算。采用C25鋼筋混凝土用于新設(shè)托換樁施工,在隧道開挖底面下1 m設(shè)置樁底。采用C40微膨脹混凝土用于梁樁結(jié)合部施工,施工液壓設(shè)備采用千斤頂(YD4000型)及配套油泵,采用1 1021 KN的最大支座反力。

        3.2 施工技術(shù)措施

        在盾構(gòu)過樁基礎(chǔ)施工過程中,需增設(shè)3個(gè)補(bǔ)勘點(diǎn)于特殊地段,并針對性開展房屋鑒定,相關(guān)材料的準(zhǔn)備、盾構(gòu)機(jī)全面檢修同樣不容忽視。通過掘進(jìn)控制在施工過程中需得到重點(diǎn)關(guān)注,以此科學(xué)配置施工參數(shù),并采用混合式刀具配置,刀具配置中刮刀、鏟刀、邊緣雙刃滾刀、正面雙刃滾刀、中心雙頭齒刀的數(shù)量分別為64把、16把、5把、8把、6把,特殊段的盾構(gòu)施工需做到平衡、平穩(wěn)、有序。通過后的補(bǔ)強(qiáng)處理同樣不容忽視,以此開展二次注漿、三次復(fù)緊、地表注漿,特殊地段補(bǔ)注雙液漿需要每推進(jìn)4環(huán)進(jìn)行1次,地面緊急開展的地層注漿加固屬于應(yīng)急預(yù)案。

        為更好控制盾構(gòu)近距離穿越樁基礎(chǔ)的影響,工程還針對性制定了應(yīng)急措施,包括防止因失水導(dǎo)致建筑物沉降破壞措施、防止盾構(gòu)機(jī)碰觸樁基措施。防止因失水導(dǎo)致建筑物沉降破壞措施以針對性的建筑物沉降監(jiān)測為依據(jù),如存在沉降量或沉降速率超過警戒值的情況,掘進(jìn)必須停止,袖閥管需預(yù)留于地面,并開展補(bǔ)充注漿措施;防止盾構(gòu)機(jī)碰觸樁基措施要求對盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)及掘進(jìn)速度進(jìn)行嚴(yán)格控制,以此規(guī)避盾構(gòu)姿態(tài)控制不當(dāng)、樁位與圖紙不符等情況導(dǎo)致的盾構(gòu)機(jī)碰觸到樁,如出現(xiàn)碰觸到樁情況,掘進(jìn)必須立即停止,同時(shí)需上報(bào)。

        4 結(jié) 論

        綜上,盾構(gòu)近距離穿越樁基礎(chǔ)的影響較為深遠(yuǎn)。本文研究工程將盾構(gòu)施工引起的最大沉降值控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),并基于針對性的有限元分析優(yōu)選了盾構(gòu)近距離穿越樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)措施,盾構(gòu)安全通過最終得到了保障,因此該工程具備較高借鑒價(jià)值。

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