許峰

（鎮(zhèn)江市水業(yè)總公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212008）

1 工程概況

鎮(zhèn)江市建成區(qū)污水管網(wǎng)全覆蓋和污水全收集、全處理及海綿建設(shè)完善工程——運(yùn)糧河?xùn)|段污水截流管改造優(yōu)化工程位于鎮(zhèn)江市潤州區(qū)三茅宮片區(qū)，該工程采用頂管法施工。施工過程中，頂管的接收井基坑位于鎮(zhèn)江金山橋的安全保護(hù)區(qū)域內(nèi)，因此需要評(píng)估接收井基坑開挖對(duì)金山橋橋臺(tái)變形的影響。

金山橋總長58.8m，根據(jù)《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 11—2011）規(guī)定，該橋應(yīng)為中橋。根據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 99—2017）規(guī)定，對(duì)于修建地下結(jié)構(gòu)、頂管推進(jìn)、埋設(shè)管線、頂管施工等作業(yè)的城市橋梁安全保護(hù)區(qū)域，可劃分為橋梁垂直投影面周邊各60m范圍；對(duì)于一級(jí)基坑，橋梁的安全保護(hù)區(qū)域?yàn)?5m，對(duì)于二級(jí)基坑，橋梁的安全保護(hù)區(qū)域?yàn)?0m。本工程中接收井距離金山橋橋臺(tái)的最近距離為46.2m，接收井與金山橋的相對(duì)位置如圖1所示。

圖1 接收井與金山橋北新河橋位置

接收井基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)為直徑為700mm的雙重管高壓旋噴樁加直徑為900mm的鉆孔灌注樁，搭接200mm，坑底絕對(duì)標(biāo)高-5.70m，場地整平絕對(duì)標(biāo)高7.20m，基坑挖深12.90m；接收井基坑支護(hù)剖面圖如圖2所示。

圖2 接收井基坑支護(hù)剖面

2 三維數(shù)值模型的建立

采用三維數(shù)值模型分析接收井基坑開挖對(duì)鎮(zhèn)江金山橋橋臺(tái)的影響，并結(jié)合以前學(xué)者的研究成果[1-3]，計(jì)算模型的尺寸為125m（長）×50m（寬）×60m（高）。三維有限元計(jì)算模型如圖3所示。其中，接收井基坑開挖深度12.9m，基坑平面尺寸為5.9m×7.6m。

圖3 三維數(shù)值計(jì)算模型

由勘察報(bào)告可知，模擬區(qū)域共有5層巖土，具體土體參數(shù)分別如表1、表2所示。模擬時(shí)土體采用實(shí)體單元模擬，接收井基坑圍護(hù)樁、金山橋承臺(tái)采用板單元模擬，金山橋樁基采用植入式梁單元模擬。

表1 計(jì)算模型巖土層參數(shù)（一）

表2 計(jì)算模型巖土層參數(shù)（二）

3 計(jì)算結(jié)果分析

3.1 第一層土開挖及冠梁施工階段

分析開挖第一層土及冠梁施工階段對(duì)鎮(zhèn)江金山橋橋臺(tái)的影響，分析結(jié)果如圖4、圖5所示。從圖可得知，第一層土開挖及冠梁施工后，模型整體的最大橫向位移約為0.4mm，位置在基坑邊緣；模型整體的最大沉降約為2.4mm，位置在基坑內(nèi)部。

圖4 開挖第一層土及冠梁施工階段模型橫向位移

圖5 開挖第一層土及冠梁施工階段模型沉降

3.2 第二層土開挖及第一道環(huán)梁階段

分析開挖第二層土及第一道環(huán)梁施工階段對(duì)鎮(zhèn)江金山橋橋臺(tái)的影響，分析結(jié)果如圖6、圖7所示。從圖6、圖7可得知，第二層土開挖后，模型整體的最大橫向位移約為0.4mm，位置在基坑邊緣；第二層土開挖后，模型整體的最大沉降約為2.6mm，位置在基坑內(nèi)部。第一道環(huán)梁施工后，模型整體的最大橫向位移約為0.4mm，模型整體的最大沉降約為2.7mm，位置在基坑內(nèi)部。開挖第二層土?xí)r的橋墩沉降如圖8所示。從圖8可知，開挖第二層土后橋墩的最大沉降約為0.6mm，位置位于靠近基坑的一面。

圖6 開挖第二層土及第一道環(huán)梁階段模型橫向位移

圖7 開挖第二層土及第一道環(huán)梁階段模型沉降

圖8 開挖第二層土?xí)r的橋墩沉降

3.3 第三層土開挖及第二道環(huán)梁階段

分析開挖第三層土及第二道環(huán)梁施工階段對(duì)鎮(zhèn)江金山橋橋臺(tái)的影響，分析結(jié)果如圖9、圖10所示。從圖9、圖10可得知，開挖第三層后，模型整體的最大橫向位移約為0.4mm，位置在基坑邊緣；開挖第三層土后，模型整體的最大沉降約為2.7mm，位置在基坑內(nèi)部。第二道環(huán)梁施工后，模型整體的最大橫向位移約為0.4mm，模型整體的最大沉降約為2.5mm。開挖第三層土?xí)r的橋墩沉降如圖11所示。從圖11可知，開挖第三層土后橋墩的最大沉降約為0.8mm，位置位于靠近基坑的一面。

圖9 開挖第三層土及第二道環(huán)梁階段模型橫向位移

圖10 開挖第三層土及第二道環(huán)梁階段模型沉降

圖11 開挖第二層土?xí)r的橋墩沉降

3.4 第四層土開挖及基坑底板階段

分析開挖第三層土及第二道環(huán)梁施工階段對(duì)鎮(zhèn)江金山橋橋臺(tái)的影響，分析結(jié)果如圖12、圖13所示。從圖12、圖13可得知，開挖第四層土及基坑底板施工后，基坑冠梁的最大橫向位移約為0.15mm，大部分土體和結(jié)構(gòu)的橫向位移在0.35mm左右?；庸诹旱淖畲蟪两导s為2.1mm，大部分土體和結(jié)構(gòu)的沉降在0.5mm左右。金山橋橋臺(tái)的最大沉降約為0.1mm，位置位于靠近接收井的一側(cè)。

圖12 開挖第四層土及基坑底板階段模型橫向位移

圖13 開挖第四層土及基坑底板階段模型沉降

為進(jìn)一步分析接收井基坑開挖對(duì)鎮(zhèn)江金山橋橋臺(tái)的影響，選取位于接收井基坑與鎮(zhèn)江金山橋橋臺(tái)之間的20個(gè)點(diǎn)，分析這些點(diǎn)的沉降變化，選取的沉降點(diǎn)的位置如圖14所示，不同位置處的沉降如圖15所示。由圖可知，土體的最大沉降為3.2mm，在基坑邊緣。在北新河橋位置處，橋樁沉降為0.18mm。接收井基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響范圍約為20m，超過20m后基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響甚微。

圖14 接收井基坑與鎮(zhèn)江金山橋橋臺(tái)間的沉降點(diǎn)位置

圖15 不同位置處的沉降

4 結(jié)論

（1）接收井基坑開挖施工過程中，基坑冠梁附近土體的最大橫向位移約為0.5mm，最大沉降約為2.1mm。

（2）接收井基坑開挖施工過程中，金山橋橋臺(tái)的最大沉降為0.1mm，可認(rèn)為基坑開挖對(duì)金山橋橋臺(tái)影響甚微。