地鐵施工論文：暗挖地鐵對建筑群影響剖析

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本文作者：趙文韓利關永平李慎剛作者單位：東北大學

既有建筑物安全風險評估

借助FLAC3D有限差分軟件，建立洞樁法開挖模型，針對中街站的開挖工況以及洞樁法的施工特點進行模擬，著重分析隧道開挖各工況的地表沉降變化規律．洞樁法工序復雜，數值計算中將施工過程主要分為以下幾步:①開挖小導洞;②施工圍護樁及中柱;③施工拱部結構;④開挖并施作主體結構;⑤施作主體結構二襯．數值模型幾何尺寸的寬度為90m，地層厚度為60m．視各土層為理想彈塑性材料，計算中采用摩爾庫侖屈服準則［8］．支護體系采用理想線彈性模型，考慮到混凝土的硬化過程及實際工程中的支護延遲性，對初期支護結構的彈性模量折減至3GPa，為實際值的1/10左右［9－10］．各土層及支護結構力學參數見表1．由圖2可看出，小導洞開挖引起的地表沉降占總沉降值的61.45%左右，影響最大，其特點為沉降槽深度較大，但是寬度較小，說明影響范圍有限;其次為扣拱施工引起的地表沉降較大，占總沉降值的21.34%;由于扣拱跨度大，開挖過程中結構受力轉換復雜，建筑物地基壓力對邊導洞一側產生擠壓，引起導洞一側及土體水平位移，使樓房基礎產生不均勻沉降，從而影響建筑物安全，存在較大的風險．主體開挖時，由于豎向大框架支撐系統已經形成，且作用其上的荷載增加又不明顯，故此階段引起的地層沉降較?。罱K的施工后地表沉降云圖如圖3所示，地表沉降最大值為112.7mm，位于地表中心點．

建筑物風險控制措施

1施工過程風險控制

由于中街站周邊建筑物施工隔離樁基本沒有空間，且隔離樁施工對中街環境、商鋪經營影響巨大，隔離樁措施難以實施．因此采用通過注漿改良地層、設置預應力錨索及超前支護等有利措施保護周邊建筑物及地下管線．具體措施如下:1)地表袖閥管注漿改良拱頂上部地層及加固建筑物基礎．采取袖閥管注漿改良的拱頂上部地層深度范圍為地面下0m處至拱頂上1.5m(改良地層厚度0～5.0m)．注漿孔梅花型布置，排距1.0m．注漿技術參數:漿液配比mw∶mc=0.8∶1，擴散半徑0.7m，注漿速度50L/min，注漿壓力0.4～0.6MPa．2)導洞內部側向注漿加固建筑物基礎，導洞外側房屋基礎加固．在邊導洞采用徑向導管注漿加固措施，即在初期支護側壁上破除表面，布置1.0m×1.0m梅花形注漿孔．注漿采用前進式分段注漿，注漿液采用水灰質量比為0.8∶1的水泥漿，注漿壓力0.8～1.0MPa．3)導洞靠建筑物側設預應力錨索．扣拱施工過程中，建筑物地基壓力將對邊導洞外側產生擠壓，引起導洞側向位移，加大地層沉降，使建筑物產生差異沉降．為確保周邊建筑物的安全，導洞靠建筑物側設預應力錨索，通過施加錨索預應力，確?？酃笆┕そY構受力轉換過程中，導洞外側壁不會因為建筑物地基側壓而發生位移，控制地層沉降．4)雙層導管注漿超前支護．為最大限度地發揮扣拱頂部土體承載拱的承載能力，控制地表沉降，保護周邊建筑物及管線，采用雙層導管超前預注漿的方式來加固土體．上層注漿管注漿采用水泥漿液，下層注漿管注漿采用固沙劑漿液，注漿壓力0.8～1.0MPa，施工時注漿壓力需嚴格控制，防止出現壓力過大造成地面隆起危及管線．

2監控量測風險控制

專家組給出的監控量測基準管理值各項指標中建筑物絕對沉降值為40mm，差異沉降值為0.002L(L為建筑物在垂直于地鐵車站開挖方向的長度)，地表沉降的控制值為140mm．國內外很多工程表明，地表沉降允許值控制在30mm以內是不合理的．實際的建筑物沉降曲線如圖4所示．由圖4可看出，玫瑰大酒店的最終沉降量為19.3mm，說明施工過程中采取的地層注漿、預應力錨索、超前支護等有利措施具有顯著的控制地層移動的效果，使得距離中街站開挖外邊緣僅4.0m的玫瑰大酒店沉降量不足20mm，完全避免了風險事故的發生．