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        近距離施工對既有地鐵結(jié)構(gòu)的影響分析

        2022-03-08 05:21:38蘇帆
        中國設(shè)備工程 2022年4期
        關(guān)鍵詞:承載力變形結(jié)構(gòu)

        蘇帆

        (重慶市軌道交通(集團)有限公司,重慶 401122)

        1 原項目概況

        某地鐵車站風(fēng)亭結(jié)構(gòu)為地下明挖結(jié)構(gòu),地下一層框架結(jié)構(gòu),外車站外掛結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)頂板覆土厚度不大于4m,結(jié)構(gòu)以中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖或砂巖為持力層,結(jié)構(gòu)底板、頂板厚度為0.7mm,側(cè)墻厚度均為0.6m,結(jié)構(gòu)均為C40防水鋼筋混凝土。

        2 新建項目概況

        擬建項目為地鐵車站出入口,為垂直電梯出入口,該出入口從擬建車站-1F站廳層接出,通過豎井電梯形式出地面。其中通道部分采用直墻拱暗挖隧道結(jié)構(gòu)斷面,通道標(biāo)準(zhǔn)段凈寬6.5m。電梯井采用放坡開挖+豎井垂直開挖及支護形式,在標(biāo)高254m以上采用放坡開挖,254m至坑底采用垂直開挖,初期支護采用錨桿+鋼格柵+掛網(wǎng)噴射混凝土。該豎井結(jié)構(gòu)基坑開挖后,導(dǎo)致既有環(huán)線消防水池為偏壓受力狀態(tài)。出入口結(jié)構(gòu)采用C40防水鋼筋混凝土。

        3 位置關(guān)系介紹

        擬建出入口與既有風(fēng)亭間最小平面距離約2.804m,該風(fēng)亭范圍內(nèi),出入口采用直接開挖,出入口基坑底標(biāo)高為252.141m,風(fēng)亭結(jié)構(gòu)底板標(biāo)高為246.342m,因此,該基坑開挖,既有風(fēng)亭結(jié)構(gòu)為偏壓狀態(tài),開挖后風(fēng)亭結(jié)構(gòu)嵌入巖層約4.349m(集水井處為5.8m),形成約3.071的偏壓(出地面井口處約7.2m),建設(shè)完成后按原狀地面進(jìn)行恢復(fù)。出入口下層為暗挖隧道,結(jié)構(gòu)與既有風(fēng)亭最小凈距為23.211m。

        4 計算分析

        根據(jù)圖1可知,擬建軌道出入口基坑開挖,將使得既有風(fēng)亭結(jié)構(gòu)形成約3.071懸臂結(jié)構(gòu)。該風(fēng)亭為地下明挖結(jié)構(gòu),原建設(shè)時基坑采用樁+撐支護,選擇如下計算簡圖:

        圖1 擬建軌道結(jié)構(gòu)與已建軌道結(jié)構(gòu)位置關(guān)系剖面圖

        擬建出入口位于既有風(fēng)亭側(cè)下方,凈距約23m,且采用礦山非爆破開挖,且結(jié)構(gòu)位于中風(fēng)化巖層中,因此,對既有2號風(fēng)亭變形影響較小,本次模型中不考慮出入口暗挖段。

        根據(jù)建設(shè)時序,本次主要計算步驟如下:

        第一步:初始應(yīng)力計算,位移清零;

        第二步:7號出入口明挖基坑開挖,應(yīng)力、位移計算;

        第三步:7號出入口主體結(jié)構(gòu)建設(shè),應(yīng)力、位移計算;

        第四步:明挖基坑回填,應(yīng)力、位移計算。

        計算模型如圖2所示。

        圖2 初始應(yīng)力計算模型

        由計算結(jié)果可知,在項目施工過程中,最大的豎向、橫向變形均位于出入口基坑開挖邊坡坡面上,這是由于邊坡穩(wěn)定而至。在回填步,最大豎向變形位于出入口結(jié)構(gòu)跨中與填土交界處,主要原因為填土變形參數(shù)較小。

        圖3為各計算步驟風(fēng)亭結(jié)構(gòu)變形云圖,下表為各計算步驟最大變形統(tǒng)計。由計算結(jié)果可知,最大變形均位于臨近基坑開挖側(cè)結(jié)構(gòu)側(cè)墻位置,且豎向變形在基坑開挖時最大為2.75mm,后續(xù)隨著結(jié)構(gòu)建設(shè)及回填使得地層重新施加壓力,致使既有結(jié)構(gòu)豎向變形減小。最大橫向變形位于施作結(jié)構(gòu)階段,因結(jié)構(gòu)側(cè)向加壓使得橫向變形增大,但隨著上部土體回填使得橫向變形減小。在整個出入口實施中,既有軌道結(jié)構(gòu)變形均很小。

        圖3

        表1 各計算主要步驟既有風(fēng)亭結(jié)構(gòu)變形統(tǒng)計

        5 結(jié)語

        綜上所述,擬建地鐵出入口明挖段基坑開挖使得既有地鐵風(fēng)亭結(jié)構(gòu)臨時為偏壓受力狀態(tài),且基坑開挖邊線距離風(fēng)亭結(jié)構(gòu)水平距離為0m,對此風(fēng)險工況下對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載力驗算及變形計算,得出以下結(jié)論:

        (1)在偏壓受力狀態(tài)下,既有風(fēng)亭結(jié)構(gòu)承載力及裂縫寬度仍滿足規(guī)范要求。后續(xù)項目建設(shè)完成按原狀地面進(jìn)行恢復(fù),風(fēng)亭結(jié)構(gòu)上荷載與原設(shè)計相比無變化,可認(rèn)為建設(shè)完成時其承載力及裂縫寬度滿足原設(shè)計要求。

        (2)在出入口建設(shè)及建成整個工況中,對其進(jìn)行二維數(shù)值分析,計算出其風(fēng)亭結(jié)構(gòu)最大變形均位于臨近基坑開挖處側(cè)墻,變形量均很小,且小于10mm,擬建軌道出入口建設(shè)不影響既有風(fēng)亭正常使用。

        (3)由于出入口基坑開挖距離風(fēng)亭很近,在開挖時,注意對原結(jié)構(gòu)防水層保護。

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