田雷 黃高亮 張芳川 狄少賢 馮麟俊

1. 中鐵三局集團(tuán)橋隧工程有限公司 四川 成都 610014 2. 杭州市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站 浙江 杭州 310013

針對(duì)上述基坑開挖與盾構(gòu)區(qū)間施工對(duì)既有隧道影響的問題，國內(nèi)學(xué)者已開展了廣泛研究。戚科駿等[7]以上海某鄰近隧道基坑工程為背景，模擬基坑開挖不同階段、不同施工方案對(duì)隧道的影響，結(jié)果顯示基坑底部加固深度和暴露時(shí)間影響隧道最終變形。高廣運(yùn)等[8]以上海某鄰近地鐵隧道基坑工程為背景，建立數(shù)值模型采用坑外二次加固分析單側(cè)基坑開挖引起隧道不對(duì)稱變形。陳錦劍等[9]結(jié)合上海某工程案例，采用非線性有限元研究兩側(cè)深基坑開挖對(duì)運(yùn)營隧道的影響并對(duì)控制措施有效性進(jìn)行了評(píng)估。高廣運(yùn)等[10]采用數(shù)值方法模擬軟土地區(qū)深基坑的分步開挖和支護(hù)過程對(duì)地鐵隧道變形的影響。王燕燕等[11]結(jié)合具體工程實(shí)例，采用數(shù)值方法模擬基坑開挖過程對(duì)地鐵隧道和車站的影響，并提出了相應(yīng)保護(hù)措施。陳俊生等[12]以廣州某緊鄰地鐵隧道大型基坑工程為例，討論了基坑不同開挖順序的優(yōu)缺點(diǎn)以及可行性。

本文以杭州地鐵8號(hào)線一期工程文海南路站、文海南路站-文橋區(qū)間風(fēng)井區(qū)間為工程依托，針對(duì)基坑開挖與盾構(gòu)隧道近距離穿越既有地鐵車站及隧道的影響問題，采取基坑跳坑結(jié)合地中壁方式施工，分別從8號(hào)線車站主體基坑施工、換乘通道基坑開挖、盾構(gòu)施工三個(gè)方面對(duì)既有1號(hào)線車站區(qū)間的影響采用現(xiàn)場監(jiān)測及有限元模擬展開研究。本研究對(duì)于基坑開挖與盾構(gòu)隧道近距離穿越既有地鐵車站及隧道的施工擾動(dòng)及控制具有重要意義。

1 工程概況

杭8號(hào)線一期工程起于與既有1號(hào)線換乘的文海南路站，至一期工程終點(diǎn)新灣路站，線路全長約17.1km地下線。

文海南路站為1號(hào)線和8號(hào)線通道方式換乘車站，二者均為地下兩層站。文海南路站-文橋區(qū)間風(fēng)井區(qū)間側(cè)穿1號(hào)線文海南路站-云水站區(qū)間。

1.1 8號(hào)線文海南路站

圖1為8號(hào)線文海南路站總平面圖，全長587m，寬度19.7m，底板埋深約為18m，為單柱雙跨車站，以北緊鄰2號(hào)渠，以南為1號(hào)線文海南路站，全長299m，寬度22.7m，為雙柱三跨車站，深度同上。8號(hào)線車站結(jié)構(gòu)距1號(hào)線車站結(jié)構(gòu)距離約5m、距1號(hào)線區(qū)間結(jié)構(gòu)約8.3m。

圖1 文海南路站總平面圖

1.2 8號(hào)線基坑及與1號(hào)線文海南路站相互關(guān)系

8號(hào)線文海南路站基坑長約587m，寬度約21.1m，外擴(kuò)段寬度約為25.2m，深度約17m，盾構(gòu)井段深度約18.8m。在文海南路站東端頭始發(fā)后，沿2號(hào)大街向東鋪設(shè)，與1號(hào)線文海南路站-云水站區(qū)間側(cè)穿。文海-文橋與1號(hào)線文云區(qū)間最小凈距為11.22m?；娱_挖范圍內(nèi)以填土、粉砂、砂質(zhì)粉土地層為主，坑底下主要分布為砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾粉砂等強(qiáng)度較低的軟土。車站側(cè)墻采用復(fù)合墻體系，靠近1號(hào)線一側(cè)的主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1000mm地連墻，另一側(cè)采用800mm地連墻。標(biāo)準(zhǔn)段采用5道支撐，其中第1道為鋼筋混凝土支撐，其余為預(yù)應(yīng)力補(bǔ)償鋼支撐系統(tǒng)。為減小基坑開挖對(duì)1號(hào)線影響，在長度方向采用封堵墻分割為7個(gè)小基坑，采用跳坑施工。

圖2所示為8號(hào)線文海南路站和既有1號(hào)線相互關(guān)系圖。圖3所示為8號(hào)線文海南路車站與1號(hào)線文海南路車站站點(diǎn)及區(qū)間關(guān)系斷面圖。

圖2 8號(hào)線文海南路站和既有1號(hào)線結(jié)構(gòu)相互關(guān)系圖

圖3 8號(hào)線文海南路車站與1號(hào)線車站及區(qū)間關(guān)系斷面圖

2 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)分析

為實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，工程自文海南路里程K37+278起每隔6m分別在隧道上、下行線（上方為下行線）中心線頂端布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)直至里程K37+578，共計(jì)102個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。同時(shí)對(duì)車站上、下行線表面對(duì)應(yīng)隧道中心線位置分別布設(shè)了20個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)之間距離間隔10m。

2.1 隧道沉降監(jiān)測

鄰近基坑施工開挖卸載往往會(huì)引起既有地鐵隧道偏移，圖4所示為既有1號(hào)線隧道沉降變形圖?？梢钥闯?，最大縱向偏移量為5.8mm，位置處于近基坑隧道的中間位置，并且靠近基坑開挖側(cè)的隧道變形遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于背離測，與后續(xù)小節(jié)的數(shù)值模擬結(jié)果擬合。

從深度訪談和問卷訪談內(nèi)容可以看出，殯儀館從業(yè)青年對(duì)職業(yè)具有高度的自我認(rèn)同感，他們中絕大多數(shù)在被問道：“您的內(nèi)心是否對(duì)職業(yè)自我認(rèn)同？”時(shí)，幾乎毫無遲疑給出了肯定答案。

圖4 隧道沉降變形圖

2.2 隧道水平位移監(jiān)測

圖5所示為隧道水平位移圖，其中靠近基坑側(cè)的隧道水平偏移量遠(yuǎn)大于背離側(cè)，上行線最大水平偏移量為1.6mm，下行線則為5.6mm，并且均靠近隧道中間位置，滿足隧道變形限制要求。

圖5 隧道水平位移圖

3 三維數(shù)值模擬分析

3.1 數(shù)值模型及計(jì)算參數(shù)選取

采用HSS模型，下表為采用的土體參數(shù)。

表1 土體模型參數(shù)表

3.2 8號(hào)線基坑開挖三維分析

模型尺寸為720m×120m×60m（x方向×y方向×z方向）。在原分坑基礎(chǔ)上靠近1號(hào)線區(qū)間的部分，每個(gè)約40 m的各個(gè)基坑中部增加一道地中壁。采用對(duì)稱開挖，待兩側(cè)的主體結(jié)構(gòu)回筑完成后，鑿除地中壁。該方式起到縮小基坑規(guī)模及減小基坑變形的效果。開挖基坑端頭采用800@600三軸攪拌樁加固，端頭貼壁處采用800@600旋噴樁加固貼合。圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大深度約47m，模型示意如圖6所示。

圖6 三維模型示意圖

圖7所示為圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移Uy的云圖。結(jié)果表明施工完成后，圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平最大位移Uy為8.55mm，方向均為朝向坑內(nèi)。分坑施工效果明顯，并且可以看出，Uy以封堵墻為界呈“W”狀。

圖7 圍護(hù)結(jié)構(gòu)y方向位移

圖8為既有1號(hào)線結(jié)構(gòu)沿y方向位移云圖。從圖中可以看到，既有1號(hào)線車站Uy最大值位于模型下部小里程端頭附近（2.8mm），這是因?yàn)榇颂庈囌据^窄且剛度較小。既有1號(hào)線區(qū)間Uy在下部小里程區(qū)間的最大值為2.6mm，上部大里程區(qū)間的最大值為2.1mm。變形沒有呈現(xiàn)“W”狀是因?yàn)榧扔熊囌窘Y(jié)構(gòu)剛度大，抗變形比較強(qiáng)，此部分沒有采用地中壁，車站基坑長度約為80m，而區(qū)間附近的小基坑約為40m。

圖8 既有1號(hào)線結(jié)構(gòu)y方向位移云圖

3.3 8號(hào)線盾構(gòu)施工三維分析

8號(hào)線區(qū)間盾構(gòu)施工與既有1號(hào)線交疊范圍內(nèi)的長度約7 0 m，計(jì)算模型的尺寸為74m×75m×40m（x方向×y方向×z方向）。

圖9，圖10分別給出了8號(hào)線右線施工完成后對(duì)既有1號(hào)線左線的z方向和x方向的位移云圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，既有1號(hào)線區(qū)間的豎向最大位移為2.339mm，最大水平位移為0.413mm。圖11、圖12分別給出了8號(hào)線左線施工完成后對(duì)既有1號(hào)線左線的z方向和x方向云圖。從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，既有1號(hào)線區(qū)間的豎向最大位移為2.643mm，最大水平位移為0.445mm，滿足規(guī)范控制要求。

圖9 右線施工引起既有1號(hào)線Ux位移云圖

圖10 右線施工引起既有1號(hào)線Uz位移云圖

圖11 左線施工引起既有1號(hào)線Ux位移云圖

圖12 左線施工引起既有1號(hào)線Uz位移云圖

4 結(jié)論

依托隧道穿越工程，以現(xiàn)場監(jiān)測及三維數(shù)值分析展開研究，得出如下結(jié)論：

（1）由監(jiān)測及數(shù)值結(jié)果可得8號(hào)線車站主體基坑開挖引起的既有1號(hào)線區(qū)間的最大水平位移分別為5.8mm、2.6 mm，最大沉降分別為5.6mm、1mm，引起1號(hào)線車站的最大水平位移分別為2.9mm、2.8mm，最大隆起為0.6mm，均處于限值內(nèi)。

（2）由數(shù)值結(jié)果可得8號(hào)線右線施工時(shí)，引起既有1號(hào)線區(qū)間最大水平位移為0.445mm，引起沉降為2.643mm，均未超過變形限制值，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

（3）對(duì)比現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果可得其數(shù)值偏差在合理范圍內(nèi)。8號(hào)線車站主體基坑采用跳坑施工結(jié)合池中壁施工對(duì)既有隧道的影響很小，變形控制效果明顯，可為同類工程參考。