两侧双基坑开挖对密贴地铁车站的影响研究_马凯伦.pdf

第 18 卷增刊 2地 下 空 间 与 工 程 学 报Vol.182022 年 12 月Chinese Journal of Underground Space and EngineeringDec.2022两侧双基坑开挖对密贴地铁车站的影响研究马凯伦1,董明礼2,曹义3,罗爱平3(1.深圳市市政设计研究院有限公司,广东 深圳 518029;2 深圳地铁建设集团有限公司,广东 深圳 518026;3.深圳市怀德房地产开发有限公司,广东 深圳,518128)摘要:密贴既有地铁车站结构的基坑施工极易造成地铁结构的变形,影响地铁行车安全的同时给财产带来损失。针对以上工程实际问题,以双侧密贴某地铁车站的双基坑工程为依托,采用 Midas-GTS 大型有限元计算软件,针对钻孔桩围护结构、横撑+预留土台的临时结构安全性及对地铁车站的影响进行分析,开挖步骤以实际施工过程为准。研究表明:施工降水对既有车站的影响主要以水平变形为主,基坑开挖对既有车站的影响主要以竖向变形为主;经过计算检验,该基坑施工后地铁结构竖向变形 6.54 mm,水平变形 3.88 mm,对既有车站影响较小,且基坑自身结构及临时支撑安全,可作为正式方案进行施工。关键词:地下工程;密贴施工;数值计算;风险评估中图分类号:U45文献标识码:A文章编号:1673-0836(2022)增 2-1043-06Influence of Excavation of Double Foundation Pits on Both Sides of the Metro StationMa Kailun1,Dong Mingli2,Cao Yi3,Luo Aiping3(1.Shenzhen Municipal Design&Research Institute Co.,Ltd.,Shenzhen,Guangdong 518029,P.R.China;2.Shenzhen Metro Construction Group Co.,Ltd.,Shenzhen,Guangdong 518026,P.R.China;3.Shenzhen Huaide Real Estate Development Co.,Ltd.,Shenzhen,Guangdong 518128,P.R.China)Abstract:The construction of the foundation pit that closely adheres to the existing subway station structure can easily cause deformation of the subway structure,which will affect the safety of subway traffic and cause property losses.In view of the above practical problems of the project,relying on the double foundation pit project closely attached to a subway station on both sides,the Midas-GTS large-scale finite element calculation software is adopted to analyze the safety of temporary bored pile retaining structure,transverse bracing+reserved soil platform and the influence of subway station.The analysis steps should be subject to the actual construction process.The results show that the impact of construction precipitation on the existing station is mainly horizontal deformation,and the impact of foundation pit excavation on the existing station is mainly vertical deformation.According to the calculation,the construction of the foundation pit led to the vertical deformation of the subway structure of 6.54mm and the horizontal deformation of 3.88mm,which had little impact on the existing station.Moreover,the structure and temporary support of the foundation pit were safe and could be constructed as a formal scheme.Keywords:underground engineering;adhesive construction;numerical calculation;risk assessment收稿日期:2022-03-28(修改稿)作者简介:马凯伦(1991),男,辽宁锦州人,硕士,工程师,主要从事隧道与岩土工程设计、地铁安保区评估工作。E-mail:308538597 0引言随着我国城市化建设的不断加速,城市交通有了明显发展,导致城市尤其市中心地区的土地资源越来越紧缺,新建工程近接甚至密贴既有工程的案例越来越多。地铁等轨道交通对变形控制要求较高,新建工程基坑的开挖势必会引起土体应力的重分布,使土体产生沉降,若沉降超过规定值,则会严重影响工程建设和既有地铁的安全运营1。因此对于基坑开挖与既有地铁相互影响的研究迫切需要。针对近接工程,已有部分学者进行了研究,仇文革2最早提出了近接工程的概念,分析了近接工程施工的力学原理,阐述了几种典型案例对策研究。高书通3应用数值模拟的方法发现上下并行盾构区间隧道中上方隧道周边注浆加固对控制下方既有隧道的上浮变形效果更好。毛朝辉等4结合上海东方路下立交工程,采用坑内加固、设置抗拔桩和分块开挖分块浇筑等设计和施工措施,使距其基坑底下 3 m 的地铁 2 号线隧道得到了很好的保护。李炎5基于实际工程案例,通过 FLAC 3D建立模型,通过数值计算,分析了随着两侧基坑的市公共,密贴既有线路基的沉降规律,并与实际数据有着较好对比。段建立等6以南京某基坑工程为背景,对基坑施工过程中为保护既有隧道而采取的措施及经验进行了总结。李志高等7基于施工工艺的角度,分析了某大型基坑施工对下方隧道的影响,并提出了控制变形的相应措施;王培鑫等8依托某紧邻既有铁路的基坑工程,通过对现场监测数据的分析,研究了铁路路基与基坑的变形规律、沉降原因和控制措施。英红等9依托呼和浩特地铁研究了十字交叉基坑施工工序的影响。杨庆光等10基于影响源法,采用理论的方法计算了基坑围护结构侧向变形引起的坑外土体变形,发现该方法与实测结果吻合度较高。黄开勇11依托上海阿里巴巴上页综合体项目,采用分坑开挖的方法,在两基坑之间形成隔离墙,取得了较好的工程效果。目前针对近接甚至密贴工程,已有研究在理论、设计、施工等方面已经做出巨大贡献,为类似工程的施工提供依据,但上述研究多针对单侧近接/密贴工程,仅有的双侧基坑工程近接路基,而本工程为双侧基坑密贴地铁车站施工,地铁车站相较路基对变形控制要求更高。本文依托深圳市某基坑工程,针对提出的施工方案,通过数值模拟的手段对其施工进行风险评估,以达到指导施工的目的。1工程概况拟建项目位于深圳市宝安区福永街道,场地现状为工业区、市场及空地,分为 05、07 地块与 06、08 地块,地铁车站在地块中间。目前地块间地铁车站正处于施工状态,主体结构已经完成,按既有工程进行分析。根据深圳市地铁安全保护管理条例,本项目用地部分位于地铁安全保护区范围内。1.1与既有地铁关系拟建 项 目 与 地 铁 车 站 结 构 最 小 距 离 约 为4.0 m,与地铁出入口最小距离约为 3.5 m,近接关系如图 1 所示。图 1拟建基坑与既有地铁车站关系Fig.1Relationship between proposed foundation pit and existing subway station4401地 下 空 间 与 工 程 学 报第 18 卷1.2地质情况项目场地位于深圳市宝安区福永街道,所在位置原始地貌为剥蚀残丘及冲洪积平原地段,经人为挖填整平,场地总体地势较为平缓,区域地势为东高西低,场地现状为工业区、市场及空地,野外钻探期间测得钻孔孔口高程为:3.65 13.82 m,高差10.17 m。根据钻孔揭露,场地内地层在钻探深度内自 上 而 下 可分为如下 5 层:第四系人工填 土层(Qml)、第四系冲洪积层(Qal+pl)、第四系坡积层(Qdl)第四系残积层(Qel)及下伏基岩主要为蓟县系 青白口系银湖群混合花岗岩(Jx-QbY)。地质纵断面图如图 2 所示。勘察场地现状为道路及空地,地表水不发育,地表水主要以降雨期间暂时性地表面流为主。图 2地质纵断面Fig.2Geological Profile2施工方案2.1设计方案本项目规模较大根据周边环境及地质情况等因素,在不同地段采用不同的支护方案,支护结构平面图如图 3 所示,具体如下:(1)怀德南路侧受在建的地铁车站影响,在地铁设施 50 m 范围内采用 1.0 m 厚的地下连续墙+内支撑的支护方案。为满足地铁保护的需求各地块均设置了 3 道钢筋混凝土内支撑,支撑布置主要采用对撑与角撑的布置型式,局部刚度较弱区域设置了支撑板带,其中 08 地块东南侧支撑采用了边桁架的布置型式。(2)地铁安全保护区范围外,围护结构采用直径 1.2 m 灌注桩,灌注桩间施工三轴搅拌桩止水,08 地块高差较大区段采用锚索+3 道钢筋混凝土支撑的支护型式。(3)靠近地铁隧道处的地下连续墙施工之前应采用三轴搅拌桩进行护槽。图 3支护结构平面Fig.3Support structure plan2.2施工方案结合本项目特殊性:地下连续墙施工临近地铁车站及其附属结构,最近仅 3.5 m,地下连续墙成孔塌孔对地铁影响大,后果严重;地下连续墙施工段存在深厚中粗砂层,成槽、清底、浇筑等过程极易塌孔,质量难以控制;局部基岩面浅,要求入中风化岩或微风化岩 1 m 且嵌固不少于 3 m 方可提前终孔,地下连续墙嵌岩成槽时间长,塌孔概率高。建议对有砂层或有嵌岩的地下连续墙支护段,导墙施工前进行三轴搅拌桩护槽加固。本工程施工总体流程:三轴搅拌桩、导墙施工支护灌注桩、地连墙、立柱桩施工土方开挖、冠梁施工锚索施工土方开挖、挂网喷护第一道支撑梁施工土方开挖、挂网喷护第二道支撑梁施工土方开挖、挂网喷护第三道支撑梁施工土方开挖至坑底、挂网喷护。为减小基坑开挖对地铁车站的影响,在靠近车站侧基坑底部设置预留土台,以减小土体开挖卸荷所造成的周围土体位移,预留土台示意图如图 4所示。54012022 年增刊 2马凯伦,等:两侧双基坑开挖对密贴地铁车站的影响研究图 4预留土台Fig.4Reserved soil platform3数值分析3.1模型概况基坑开挖深度约为 17.424.3 m,临近地铁车站侧采用墙厚 1.0 m 地连墙,局部采用 1.2 m2.0 m 灌 注 桩。围 护 结 构 嵌 固 深 度 为 5.3 12.2 m(局部素墙),钢管立柱采用 609 mm 钢管,结合土层情况确定计算模型的高度 64.5 m,模型边界尺寸考虑为与基坑的距离不小于 3 倍基坑开挖深度,并综合考虑基坑