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        沈陽地鐵區(qū)間臨近既有構(gòu)筑物安全性分析

        2021-12-16 23:40:32錢麗華
        四川建筑 2021年5期
        關(guān)鍵詞:變形施工

        【摘 要】文章針對已完成地鐵車站風(fēng)道工程,在區(qū)間盾構(gòu)側(cè)穿既有地鐵車站風(fēng)道結(jié)構(gòu)時,運用MIDAS GTS NX有限元分析軟件建立有限元模型,利用數(shù)值分析的方法,綜合考慮地層條件、空間效應(yīng)、開挖方法等影響因素,模擬分析區(qū)間盾構(gòu)開挖力學(xué)行為,分析新建建(構(gòu))筑物對周邊既有結(jié)構(gòu)的影響,指導(dǎo)區(qū)間結(jié)構(gòu)設(shè)計。在進行區(qū)間設(shè)計時與周邊環(huán)境結(jié)合,達(dá)到有效控制既有車站風(fēng)道結(jié)構(gòu)變形目的。

        【關(guān)鍵詞】地鐵; 區(qū)間盾構(gòu); 側(cè)穿既有結(jié)構(gòu)

        【中圖分類號】U452.2+6【文獻標(biāo)志碼】A

        在城市建設(shè)中,為了盡量減少對既有建(構(gòu))筑物的影響,需就現(xiàn)有的工程情況,對既有建(構(gòu))筑物進行安全性分析,確保在施工過程中建(構(gòu))筑物的安全及施工工程本身的安全。本文就沈陽四號線長白島站—長白南站區(qū)間側(cè)穿長白島站1號風(fēng)道為例,從既有結(jié)構(gòu)的變形情況、內(nèi)力變化情況進行分析,對既有結(jié)構(gòu)受影響的程度、受影響的范圍進行分析,提出安全保護措施建議,為工程安全建設(shè)提供指導(dǎo)。

        1 工程概述

        (1)長白島站—長白南站區(qū)間采用盾構(gòu)法施工,區(qū)間側(cè)穿四號線長白島站1號風(fēng)道(圖1)。

        本場區(qū)范圍土層主要是粉質(zhì)黏土、中粗砂、礫砂,地下水類型為潛水,含水層主要為砂土及礫砂層,主要接受大氣降水和地下徑流補給,以側(cè)向徑流為主要排泄方式。2015年及2016年年初現(xiàn)場作業(yè)期間,在建長白南站站正進行基坑施工及管井降水,本區(qū)間的地下水位受此影響較大。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,擬建場地近3~5年最高地下水位距地面約為6~8 m(表1)。

        (2)既有建筑物:四號線長白南站1號風(fēng)道既有結(jié)構(gòu)設(shè)計概況。

        四號線長白南站1號風(fēng)道為地下二層三跨結(jié)構(gòu)(局部兩跨),風(fēng)道寬度約14.2 m,長度約39.7 m。風(fēng)道與四號線長白南站小里程端相連,四號線長白南站為地下三層站。1號風(fēng)道采用C40混凝土,頂板厚度500 mm,中板厚度400 mm,底板厚度800 mm,側(cè)墻厚度500 mm,頂梁尺寸700 mm×900 mm,中梁尺寸700 mm×700 mm,底梁尺寸800 mm×1 000 mm,柱尺寸600 mm×600 mm。

        (3)擬建長白島站—長白南站區(qū)間結(jié)構(gòu)設(shè)計。

        長白島站至長白南站區(qū)間采用盾構(gòu)法施工。地鐵盾構(gòu)隧道均采用C50混凝土,隧道外徑6 m,內(nèi)徑5.4 m,隧道襯砌厚300 mm,主受力鋼筋采用主受力鋼筋采用HRB400鋼筋。

        (4)長白島站—長白南站區(qū)間結(jié)構(gòu)與風(fēng)道結(jié)構(gòu)位置關(guān)系。

        長白島站—長白南站區(qū)間側(cè)穿四號線長白島站1號風(fēng)道,區(qū)間與風(fēng)道水平距離約2.85 m,豎向距離約2.37 m(圖2)。

        2 有限元分析計算

        建立模形見圖3。

        (1)采用彈塑性計算模型。

        (2)巖土體的變形是各向同性的。

        (3)初始地應(yīng)力的計算只考慮初始自重應(yīng)力,未考慮構(gòu)造應(yīng)力。

        (4)開挖后土體應(yīng)力瞬間釋放。

        區(qū)間采用盾構(gòu)法施工,先施工區(qū)間左線,后施工區(qū)間右線。盾構(gòu)機由長白南站始發(fā),施工區(qū)間左線,到達(dá)長白島站后掉頭,施工區(qū)間右線,返回長白南站(圖4)。

        3 計算結(jié)果及分析

        3.1 既有1號風(fēng)道變形

        左線施工完成后風(fēng)道最大沉降量為0.86 mm,右線施工完成后風(fēng)道最大沉降量為0.89 mm,風(fēng)道沉降主要發(fā)生在左線施工期間,右線施工對風(fēng)道影響較小。最大沉降量小于10 mm滿足沉降變形要求(圖5)。

        左線施工完成后風(fēng)道最大水平變形量為0.36 mm,右線施工完成后風(fēng)道最大水平變形量為0.41 mm,風(fēng)道水平變形量均較小。最大水平變形量小于5 mm滿足水平變形要求(圖6)。

        取風(fēng)道底板靠近新建隧道側(cè)三點作為沉降分析點,各個分析點編號如圖7所示。

        左線盾構(gòu)由長白南站始發(fā),依次對點1,點2,點3,產(chǎn)生影響。沉降發(fā)展主要發(fā)生在左線施工期間(S3~S54),右線盾構(gòu)施工由長白島站始發(fā),右線施工期間(S55~S106)風(fēng)道產(chǎn)生沉降較小。風(fēng)道角點,即點3,最終沉降量最大(圖8)。

        3.2 既有結(jié)構(gòu)內(nèi)力

        風(fēng)道彎矩及風(fēng)道結(jié)構(gòu)內(nèi)力對比見圖9、表2。

        4 結(jié)論

        (1)風(fēng)道最大沉降量為0.89 mm,小于10 mm滿足沉降變形要求。風(fēng)道最大水平變形量為0.41 mm,小于5 mm滿足水平變形要求。

        (2)風(fēng)道沉降變形發(fā)展主要發(fā)生在左線施工期間,右線施工對其影響較小。

        (3)區(qū)間施工對風(fēng)道頂板內(nèi)力影響較小,對風(fēng)道底板及側(cè)墻影響較大,內(nèi)力增加最大達(dá)到30%。進行配筋驗算,現(xiàn)有配筋滿足要求。

        (4)盾構(gòu)區(qū)間控制好推力、推進速率、盾構(gòu)姿態(tài)及壁后注漿。盾構(gòu)破樁過程中根據(jù)監(jiān)測反饋及時調(diào)整刀盤轉(zhuǎn)速、扭矩、千斤頂頂力。加強監(jiān)控量測,在施工時進行實時監(jiān)控,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整盾構(gòu)掘進參數(shù)。

        參考文獻

        [1]張大鵬.盾構(gòu)隧道施工對鄰近立交橋樁基位移及應(yīng)力影響分析[J].路基工程,2020(12).

        [2]郭成詳.砂卵石地層地鐵隧道下穿既有隧道影響分區(qū)與控制研究[J].路基工程,2020 (12).

        [3]孫鈞,等.地下結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與方法及工程實踐[M]. 上海:同濟大學(xué)出版社,2016.

        [4]吳煊鵬,等.中國盾構(gòu)工程科技新進展[M]. 北京:人民交通出版設(shè),2019.

        [5]曾亞武.地下結(jié)構(gòu)設(shè)計模型[M]. 武漢:武漢大學(xué)出版社,2013.

        [定稿日期]2021-02-03

        [作者簡介]錢麗華(1977~),女,碩士,高級工程師,研究方向為地下結(jié)構(gòu)。

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