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        淺析地層環(huán)境變化對地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響

        2022-06-03 20:44:29高會茹
        速讀·下旬 2022年3期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)境結(jié)構(gòu)

        高會茹

        ◆摘? 要:地鐵施工工期長、施工難度大,施工中的任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)質(zhì)量問題,都會對工程施工造成無法彌補的損失。由于地鐵是一種特殊的地下工程,其地質(zhì)條件的改變將會對其內(nèi)部的受力產(chǎn)生影響,從而對其結(jié)構(gòu)的設(shè)計產(chǎn)生不利的影響,從而避免這種情況的出現(xiàn),在設(shè)計時應(yīng)充分考慮到地層環(huán)境的變化。本文以此為基礎(chǔ),對不同地層條件下地鐵結(jié)構(gòu)的影響進行了詳盡的分析,并結(jié)合具體情況,從多個方面探討了減小這些影響的對策。

        ◆關(guān)鍵詞:地層環(huán)境;地鐵結(jié)構(gòu);內(nèi)力

        近幾年我國城市化進程中,我國的交通運輸方式也出現(xiàn)了巨大的變革,特別是在先進的地下空間建設(shè)理論與技術(shù)支持下,城市軌道交通建設(shè)的工程數(shù)量不斷增加。同時,地鐵還具有較低的對外污染、較強的運載能力和較好的空間利用率,深受人們的歡迎。近年來,隨著城市軌道交通的不斷發(fā)展,城市軌道交通的設(shè)計與施工已趨于平穩(wěn),但仍有許多問題需要解決,如地質(zhì)條件的改變,會使地鐵結(jié)構(gòu)的實際承載力下降,從而導(dǎo)致工程質(zhì)量的下降,甚至?xí)<暗匠鞘械恼_\營。

        一、地層環(huán)境中地鐵結(jié)構(gòu)的設(shè)計狀況

        由于地層環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性是其最重要的特征,它對地鐵結(jié)構(gòu)的影響也是復(fù)雜多變的,難以預(yù)測,需要對可能造成的地質(zhì)環(huán)境變化的各種因素進行全面的認識和分析,并采取相應(yīng)的預(yù)防措施,確保地鐵的安全和正常運營。

        在進行地鐵結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計時,首先要對地層環(huán)境中的結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力分析,并將其劃分為:1、永久荷載。2、可變荷載,它主要由旅客所產(chǎn)生的荷載、地面車輛所產(chǎn)生的荷載、水平土壓荷載等組成。在地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計中,應(yīng)綜合考慮多種不利載荷,以確保地鐵結(jié)構(gòu)在承受大載荷時不會發(fā)生重大損壞,從而確保其運行后的安全性。

        二、地層環(huán)境發(fā)生變化時地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響

        (一)地下工程的影響

        由于地層環(huán)境的改變,對地鐵隧道的施工有很大的影響,而在隧道施工中,對地基進行連續(xù)的卸荷是一個很大的問題,而在這個過程中,土層的應(yīng)力也會發(fā)生變化,所以,隧道施工的進展可以看作是破壞了土層的生態(tài)平衡。

        為探討地鐵工程施工中地下挖掘?qū)Φ罔F結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響,本文假定一條隧道穿過地鐵結(jié)構(gòu),其半徑為7m,垂直于地鐵站的方向,由于隧道的存在,導(dǎo)致車站地基基礎(chǔ)的系數(shù)降低,即使采取適當(dāng)?shù)闹ёo措施,也很難阻止土體的持續(xù)松動和下沉,從而對車站的內(nèi)力造成影響。根據(jù)計算公式計算了結(jié)構(gòu)的內(nèi)力,發(fā)現(xiàn)在環(huán)境變化后,地鐵結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化不大,但上部軸力下降,底板和柱軸力增加,頂板、柱節(jié)點和底板的彎矩都增加,而側(cè)壁的上彎矩和下層的彎矩都在減少。根據(jù)資料分析,認為地鐵車站地下開挖時,基底及立柱的軸力增長幅度較小,而在中部及頂部的交界處,則略有增大,而底板及底板跨則有較大的提高,故在地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計時,應(yīng)充分考慮提高樓面的強度與變形。

        (二)地面工程的影響

        一般來說,由于地鐵所處的位置都是在經(jīng)濟、交通等方面較為發(fā)達的區(qū)域,所以在靠近地鐵的地方,往往會出現(xiàn)一些新的項目,這些項目在施工時,會對周圍的環(huán)境造成一定的影響,這將會對地鐵的地下施工環(huán)境造成一定的影響。地鐵工程建設(shè)中,地下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力一定會受到影響,其內(nèi)力的不均勻性表現(xiàn)出極其復(fù)雜的特點。根據(jù)多年的施工經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)地下工程施工若與地鐵站左方相鄰,則左跨、中板、頂板的軸力增大,而右跨、中板、頂板的軸力增大,而地鐵結(jié)構(gòu)的內(nèi)彎矩增大??傊?dāng)?shù)罔F上部有新建的建筑物時,其內(nèi)力往往會發(fā)生很大的變動,所以在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時,要在保證結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,適當(dāng)提高每一層的強度,并著重考慮其抗變形性能。

        (三)地下水位上升的影響

        地下水位的變化也會對結(jié)構(gòu)的受力及承載力產(chǎn)生一定的影響,所以在設(shè)計時應(yīng)注意到地下水位的變化。根據(jù)以往的經(jīng)驗,地鐵結(jié)構(gòu)會在地下水位升高的同時,基板和中板的彎矩會增大,其承受的軸向作用力也會隨之增大,從而能夠有效的提高軌道的承載力,以及軌道交通的安全性,有效的避免了地下水位在升高之后對地鐵所帶來的安全隱患。所以可以看出,地下水位升高對中板的軸向和彎矩沒有顯著的影響。

        三、減少地層環(huán)境對地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計影響的措施

        (一)從地下土層角度解決

        從地下土壤的觀點來看,對地鐵進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時,必須要針對于地層的變化能夠?qū)Φ罔F結(jié)構(gòu)所造成的影響充分的進行考慮,采取多孔結(jié)構(gòu)的計算,選擇出其中最不利于地鐵結(jié)構(gòu)的孔來進行加固,若地層中是軟土,則需要對其組成以及數(shù)量進行計算分析,并采取相應(yīng)措施。此外,應(yīng)檢查結(jié)構(gòu)的承載力,若不滿足要求,應(yīng)立即更換或加強土體。

        (二)從地下水位角度解決

        首先,我們要在地鐵工程原有的基礎(chǔ)上,要對地下水及時的采取適當(dāng)?shù)闹顾胧?,比如說,利用攪拌樁和地連墻等措施,同時還可以利用降水井對基坑進行人工排水,或者在基坑的頂部設(shè)置一個防水墻。

        其次,應(yīng)檢查地鐵結(jié)構(gòu)的抗浮性能,避免因當(dāng)?shù)叵滤簧叨鴮?dǎo)致結(jié)構(gòu)上浮;第三,地鐵要做好防水設(shè)計,避免在地下水位過高時向地鐵站滲透。在具體的施工中,可以選用防水混凝土,并在地鐵站外側(cè)建造全封閉防水層,并對關(guān)鍵部位、特別節(jié)點進行防水設(shè)計。在地鐵站內(nèi)應(yīng)安裝適當(dāng)?shù)募幚碓O(shè)備,以應(yīng)對地下水位的突發(fā)事件。

        (三)施工與設(shè)計相結(jié)合

        最后,在地鐵工程進入施工階段后,要對工程實施全程監(jiān)控,及時跟蹤施工進度。在工程建設(shè)中,若發(fā)現(xiàn)工程與設(shè)計方案不符,或工程地質(zhì)條件不符合設(shè)計要求,應(yīng)立即向施工單位報告。

        四、結(jié)語

        本文認為,地鐵的受力結(jié)構(gòu)是一個比較復(fù)雜的靜態(tài)結(jié)構(gòu),本文的研究結(jié)果表明:隨著地層條件的改變,地鐵結(jié)構(gòu)的內(nèi)力也會隨之發(fā)生變化。今后,為確保地鐵建設(shè)的質(zhì)量與安全,必須根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況,運用科學(xué)、嚴密的方法,對具體的變化進行詳細的分析,并采取相應(yīng)的減輕措施,使地鐵的安全運行得到最大的保障。

        參考文獻

        [1]周博.淺析地層環(huán)境變化對地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2019(17):87-88.

        [2]王偉.地層環(huán)境變化對地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響淺析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2019(06):1169.

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