北京地铁暗挖区间隧道地表沉降操纵方案研究

北京地铁暗挖区间隧道地表沉降操纵方案研
究
摘要:结合具体工程的概况,分析了区间隧道施工对楼群的不利阻碍,采纳有限元方式进行模拟,对可行的几种加固方案进行比较,从而选择出最优加固方案,以指导施工。

关键词:区间隧道,加固方案,地表沉降,监控量测
引言
北京地铁10号线劲松站至终点站区间隧道周围条件极为复杂,尤其是要近距离穿越几栋居民楼,最高的有16层、最低的有3层,在复杂的地质条件下施工必需确保居民楼的绝对平安,而且做到施工期间不扰民,因此,平安保障方法必需绝对靠得住,决定对靠近居民楼的区间隧道采纳人工挖孔桩加固,以下就几种加固方案的加固成效进行研究,选取最优加固方案。

1工程概况
工程地质及水文地质条件
该区间隧道穿越地段地表要紧为东三环东侧辅道路面,沿线的建筑物要紧有农光里小区(3栋永6,1栋永3)、内燃机厂农光里宿舍(1栋永6,1栋永5,1栋永15)、龙辉大厦(永16),高层建筑距地铁最近距离为ｍ～ｍ,受地铁阻碍大。

区间线路均在第四纪地层中穿过,隧道顶部覆土厚度为13ｍ～17ｍ。

该区间要紧由人工堆积层、第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚世冲洪积层组成。

区间线路均在第四纪地层中穿过,隧道洞身要紧穿过地层为中粗砂、粉质粘土、粉土、粉细中砂。

勘测深度范围内测量到三层地下水,第一层为上层滞水,水位埋深ｍ;第二层为潜水,水位埋深ｍ～ｍ;第三层为层间潜水,水位埋深ｍ～ｍ。

周围环境状况
劲终区间靠近居民楼段隧道为一大跨隧道和小段面隧道两条隧道,其中居民楼在大段面隧道一侧,小段面隧道施工采纳台阶法,大段面隧道采纳双侧壁导坑法施工。

典型段面开挖宽度为ｍ,开挖高度为ｍ,支护形式为复合式衬砌。

2 区间隧道施工对楼群的不利阻碍
由于暗挖隧道开挖跨度达14ｍ,覆土仅为1倍洞径左右(13ｍ～17ｍ),上覆地层难以形成承载拱,上覆土柱荷载较大。

区间隧道施工对高层居民楼安满是不利的,要紧表此刻[1]:
1) 区间隧道跨度大,采纳双侧壁导坑法施工[1],施工步骤多加上需降水,造成对楼房基础地层的多次扰动,如没有稳妥靠得住的技术方法保证,叠加后可能产生超量的不均匀沉降,给楼房的平安带来致命的危害。

2)区间隧道,在初支施工进程中随着开挖在楼房静载作用下土层应力释放,引发的土体水平位移,使楼房基础产生不均匀沉降[3]。

3 加固方案
为了操纵开挖引发的地表沉降,幸免对周围的居民楼造成阻碍,决定采取以下三种方案进行加固,为了研究各方案的加固成效,决定采纳有限元进行模拟,找出最正确加固方案,并提出建议。

1)在靠近衡宇一侧施作直径ｍ,间距ｍ的隔离桩。

2)在靠近衡宇一侧施作直径1ｍ,间距ｍ的隔离桩。

3)在靠近衡宇一侧施作直径1ｍ,间距ｍ的隔离桩,并对左右线隧道之间的土体进行注浆加固改良(水泥浆或水泥砂浆),同时对靠近住宅一侧的土体进行注浆加固改良。

4 加固方案的数值模拟
计算模型
采纳平面三角形单元,隔离桩用梁单元模拟,其他均采纳实体单元进行模拟,小导管加固地层,加固厚度取20ｃｍ,地面活载和衡宇荷载均取20ｋＮ,计算范围两边均取两隧道最外侧距离的3倍,隧道底部取隧道高度的5倍距离,拱顶以上取到地表。

加固挖孔桩位置在右边隧道边墙外ｍ处,桩长取隧道底部以下ｍ,衡宇位置假想隧道边墙外4ｍ处。

采纳同济曙光有限元计算软件进行分析。

计算参数取值如表1所示。

计算结果
计算时先采纳台阶法开挖右洞,然后采纳双侧壁导坑法开挖左洞。

共设6个开挖步,15个增量步。

结果分析
1)不加固
从计算结果能够得出,加固前衡宇所处位置处地表位移(节点113,357,770,1174,1415,1697)竖直位移最大值为ｍｍ(节点1174),
最小值为ｍｍ(节点113),高差为ｍｍ,平均值为ｍｍ,最大水平位移为16ｍｍ(节点113),楼房前点竖直位移超过了30ｍｍ,产生了不均匀沉降,可能危及楼房平安,因此需要加固。

2)×ｍ桩加固和边墙同时加固
从计算结果能够得出,加固后衡宇所处位置处地表位移(节点314,812,1378,1948,2397,2809)竖直位移最大值为ｍｍ(节点1948),最小值为ｍｍ(节点314),高差为ｍｍ,平均值为ｍｍ,最大水平位移为ｍｍ(节点314),从节点位移能够看出加固后,地表沉降值稍有增大,水平位移增大到ｍｍ。

但衡宇所处位置沉降曲线比较缓和,沉降比较均匀。

3)(1×ｍ桩加固和边墙同时加固
从计算结果能够得出加固后衡宇所处位置处地表位移(节点314,812,1378,1948,2397,2809),竖直位移最大值为ｍｍ(节点1948),最小值为ｍｍ(节点314),高差为ｍｍ,平均值为ｍｍ,最大水平位移为ｍｍ(节点2809),从节点位移能够看出加固后,地表沉降值减小,水平位移减小到ｍｍ。

衡宇所处位置沉降曲线比较缓和,沉降比较均匀。

总之,(1×ｍ桩加固和边墙同时加固的成效最好,其一地表沉降明显减小,其二楼房所处位置地表不均匀沉降大大减小;加固后改变了边墙的材料特性,提高了土体强度,有利于隧道的稳固。

5 结论
与建议从计算结果分析,(1×ｍ桩加固和边墙同时加固的加固成效明显,衡宇受到阻碍较小,比较平安。

但施工进程的阻碍因素较多,因此其
实际的位移难以预测,这和施工有较大关系,因此施工中应专门注意监控量测。

从计算结果看避免衡宇破坏的目的大体达到,但从施工模拟能够看出,左洞开挖的地表沉降较大,因此施工中应增强支护,同时施工中要及时形成封锁面,注意各施工环节之间的衔接,尽可能操纵地表沉降。

建议施工时将超前支护(小导管注浆)改成大管棚注浆超前预支护,同时管棚每段长度不宜太长。

施工中在扩大跨度的施工步中竖直位移增加较多,建议注意增强支护;还有采纳双侧壁导坑法施工时,竖撑的拆除往往造成较大的竖直位移,且是阻碍地表沉降量的要紧因素,因此,在这一环节的施工应多加注意。

最后,对衡宇地基沉降必需进行监控量测,注意位移的转变,显现较大沉降时及时改变施工方式和支护方式。

参考文献:
[1]吕勤.北京城地铁暗挖区间隧道穿越楼群关键施工技术[Ｊ].中国平安科学学报,2003(11):45 47.
[2]ＴＢ1003 99,铁路隧道设计标准[Ｓ].
[3]曲学兵.超浅埋隧道暗挖施工模拟[Ｊ].四川建筑科学研究,2002(4):51 53.。