地下通道施工引起的下方地铁隧道变形研究

发表时间:2020/7/30   来源:《工程管理前沿》2020年第11期   作者:贾庆箭
[导读] 近年来,随着我国轨道交通建设的蓬勃发展,建成运营的地铁区间越来越多,运营地铁区间周围新建地下工程施工引起的区间隧道变形是需要重点关注的问题。
        摘要:近年来,随着我国轨道交通建设的蓬勃发展,建成运营的地铁区间越来越多,运营地铁区间周围新建地下工程施工引起的区间隧道变形是需要重点关注的问题。目前国内诸多学者针对上述问题进行了研究,某城市隧道上跨地铁隧道时采取“MJS满堂+抽条法施工”的施工方案,并通过模拟计算分析了地下通道施工对轨道交通结构安全的影响,数值模拟手段分析了某上跨地铁区间的明挖隧道地下通道施工过程,认为基坑四周采用门式加固结合抗拔桩以及分层、抽条开挖等保护措施,可有效控制地铁隧道变形值。地下通道上跨运营地铁区间时采用的抗拔桩结合压顶板、基坑土体加固、基坑分块施工等保护措施,并对地下通道施工引起的隧道变形进行了数值模拟分析。
        关键词:地下通道施工;下方地铁隧道;变形研究
        引言
        临近地铁周边进行工程活动对地铁正常运营是一个风险,其工程项目一般较大,实施周期长,技术要求高,实施难度大,场地条件复杂等,临近地铁项目的实施,不仅需要控制工程自身风险,更重要的是控制对地铁正常运营可能存在的风险。地铁项目由于其建造金额大、科技含量高、工程复杂、涉及学科广,地铁周边工程项目建造时风险大,一旦发生事故将造成严重的经济损失及社会影响,因此对地铁周边工程项目建设过程引起地铁变形影响进行分析研究非常必要。为做好地铁运营服务工作,分析评估周边各个项目施工引起的地铁变形情况,采取有效措施消除影响地铁运营安全的各个危险源可能带来的不安全因素,从而为地铁安全运营提供有力保障。
        1概述
        自上个世纪90年代,我国的轨道交通建设进入了一个飞速发展的时代,轨道交通的建设大大促进了城市的发展。同时,各大城市建设用地也日益紧张,不可避免的会在既有地铁隧道附近进行工程施工,由此所导致的工程难题也越来越多,其中最重要的一个问题就是邻近地铁地下通道施工的变形控制问题。地下通道施工引起周围地层的应力重分布,将导致隧道产生竖向位移及水平位移。《建筑基坑工程监测技术规范》规定,对基坑边缘以外1~3倍地下通道施工深度范围内周边环境、建(构)筑物应作为监测对象;针对在地下通道施工影响范围以内的地铁区间隧道,《城市轨道交通工程监测技术规范》对隧道的变形也提出了控制标准。隧道结构的变形与邻近基坑息息相关,既有隧道的变形大小和模式不仅会随着基坑的相对位置不同而变化,也会受到基坑围护变形模式的影响。根据相关研究,由于软土的蠕变效应,隧道水平位移与邻近的同深度土体水平位移的比值在0.60~0.65范围,在底板浇筑都已完成后,稳定在0.60。除此之外,地下通道施工会引起下部已建隧道上抬,隧道上抬量将在地下通道施工结束时达到峰值;针对这种上抬现象提出了在地下通道施工条件下对下卧隧道影响的解析解,为地下通道施工对邻近隧道竖向位移影响分析提供了一定的理论依据。为了减小地下通道施工对隧道结构的影响,通常在基坑与隧道之间设置隔离桩(墙),在相同条件下,隔离桩设置在靠近隧道处其控制效果要明显优于远离隧道的情况,埋入式隔离桩对隧道水平变形的控制效果要优于非埋入式隔离桩。
        2控制地铁隧道纵向变形的有效对策
        2.1控制外壁载荷能力
        为有效控制由隧道外壁附加载荷因素引发的纵向变形问题,技术人员应加强安全控制措施的应用,在实际的施工与建设中,应对现场作业环境进行严格的管理与限制,并应用先进的隧道施工技术,例如盾构挤压推进施工,以期提高技术应用标准,增加隧道外壁的受力强度。实践工作中,管理人员应重点控制隧道附近基坑的挖掘工作,避免因项目施工不合理造成地铁隧道外壁的附加载荷增大,对纵向变形构成安全隐患。为加强对地铁隧道的安全控制工作,广东省地铁管理部门规定,在地铁工程外边线直径3m之内不得进行任何项目规划与施工,以此保证隧道外壁有效的载荷能力。

此外,广东省地铁保护技术标准中,还对地铁周边的建筑施工进行了严格规定,要求建筑垂直载荷以及降水等原因引发的隧道外壁附加载荷不得大于20kPa,以此提高隧道项目建设的安全性,为人们的出行安全提供有效保障。针对降水问题引发的隧道载荷威胁,技术人员应做好隧道周边的防水工作。隧道投入运营前,还应对其进行水位应力测试,保证其整体性能稳定。实践中,水位上升或下降会影响隧道周边土体的有效应力,地铁隧道设计人员应充分考虑这一因素,并加强技术应用力度,保证隧道稳定性,避免其发生纵向变形。
        2.2加固隧道底层土体
        针对隧道建设与使用中由于底层土体发生的不均匀沉降问题,相关人员应提高重视,并采取高科学有效的技术手段,对隧道底层土体进行加固处理,以此提升地铁隧道应用的安全性与稳定性。实践工作中,隧道施工技术人员应根据区域内地质结构的具体状况,选择合理的施工技术,并对盾构施工中引发的底层土体扰动、回弹和沉降问题进行重点把控,加强施工技术应用的合理性。同时,应对底层土体进行加固处理,并利用有效的防护技术对隧道与站点连接的部分进行加固处理,保证其受力情况的一致与均匀,避免发生不均匀沉降,引发隧道结构的变形与裂缝。而相关技术科学有效应用,也提升了我国地铁项目隧道施工建设水平,为人们出行的安全提供有力保障。实践表明,底层土体的不均匀沉降引发的隧道纵向变形是目前地铁项目管理与施工控制的关键因素,相关工作人员应给予足够重视,注重应用最新的科学技术对现有的技术标准进行升级与完善。具体工作中,应对隧道下卧土体结构进行技术处理,通过先进的灌浆技术促使土体达到项目建设要求,以此合理控制隧道的纵向变形问题,为相关治理工作提供可靠的建议和参考。以广东省地铁项目为例,在进行隧道建设时,对底层结构中的黏质粉土和淤泥质黏土进行了有效治理,进而保证了土体结构的稳定性,为地铁隧道项目施工带来了极大便利。同时,相关措施的应用也为类似地质结构城市的地铁项目提供借鉴,实现了我国地铁项目施工技术的显著提高。
        2.3强化隧道施工技术水平
        针对地铁隧道项目受到的不可抗力因素影响,技术人员应对项目本身进行管理与控制,注重应用先进的施工技术与质量控制方案,提高隧道的整体强度,并注重对地铁项目的整体进行加固与稳定处理,进而提高工程的防震性能。以广东省的地铁项目施工建设为例,为有效提升地铁项目运行的稳定性,技术人员在进行站点和隧道的建设中,综合应用了防震技术与加固技术,并对隧道项目的施工的连接部分进行重点的管理与控制,以此全面提升地铁隧道工程施工作业的安全性与可靠性,为行业内施工技术水平的进步贡献了主要力量。总之,地铁隧道项目施工与建设与人们的安全息息相关,是城市发展水平的重要标志,因此,项目施工人员应注重采取科学有效的技术手段,提高隧道作业水平和安全控制能力,进而有效防止隧道工程出现纵向变形问题。实践工作中,管理人员也应提高安全意识,对隧道施工细节问题进行精细化的管理与控制,由此全面提升地铁隧道运营的安全性。
        结语
        地下通道施工会对下卧地铁隧道结构产生变形,土体卸载会造成地铁隧道周围土体隆起,地下通道施工过程应密切关注基坑周边位移和地铁实测位移。采用U形管幕+预制箱涵方案实施上跨地铁隧道的地下通道可以较好地控制下方隧道的竖向隆起和水平收敛变形。在地下通道施工全过程中,在箱涵顶进过程中产生的箱涵内土体卸载对地铁隧道的隆起变形影响较大,在地下通道设计时应尽可能优化减小通道尺寸。
        参考文献
        [1]梅勇文.城市隧道上跨既有地铁隧道影响分析及处理[J].北方交通,2017(03):138-142.
        [2]陈娟,沈碧辉,彭加强.基坑上跨地铁区间隧道的保护措施分析[C].中国土木工程学会隧道及地下工程分会.中国土木工程学会,2014:333-337.
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: