胡利宝1黄群群2
1北京城建设计发展集团股份有限公司武汉分公司湖北武汉430000
2武汉工程大学湖北武汉430000
摘要:随着我国经济的快速发展,国家越来越重视城市轨道交通网络的完善工作。为了进一步的提高轨道交通路线工程施工,必须要根据实际情况明确运营地铁隧道施工工程活动,了解基坑施工基本内容,选用针对性的地基加固方案和施工措施。因此本文主要针对基坑施工对运营地铁隧道的变形影响及控制进行简要分析,并提出合理化建议。
关键词:基坑施工;运营地铁隧道;变形影响
1.前言
随着城市空间的不断开发利用,我国的基坑工程开挖开始使得相邻地铁轨道的原有受力平衡被打破,导致地应力的重分布情况出现较为明显的差异,地铁隧道产生较大的内力与变形。为了进一步的完善城市轨道交通网络,保证线路的正常运营,工程施工管理人员对工程施工过程中的变形要求极为严苛,需要根据现场的地铁施工实际情况做好基坑施工设计方案,掌握施工阶段隧道变形规律以及地铁线路变形控制情况,促进该项工作正常开展。
2.施工技术方案
为了进一步的确保地铁线路的正常运营,需要要求地铁轨道的最大变形曲率半径大于1500米,地铁轨道相对变形小于0.06。在这样较为严格的变形条件下,要确保设计施工阶段的地基加固和基坑开挖方案高要求性和高质量性,选用合理的施工参数进行工程施工,增强工程施工的高效性和完善性。对此,可从以下几个方面进行综合分析:
2.1基坑围护方案
基坑围护处理主要是采用水泥进行搅拌,水泥土搅拌桩桩长可设定为6.3米至11米之间,且大坝加固后的水泥土强度需要大于1.2千帕。为了进一步的减少基坑开挖过程中出现的坑底回弹和坝体变形,需要根据实际情况加强底部区域的深度处理,确保加入后底板以下或以上土体呈现无侧线抗压强度混合状态。在此期间,为了保证地铁线路之间的隧道安全性,需要在隧道两侧设置灌注桩,防止地铁线路区间隧道的上浮和位移,选用合理的地基加固和地铁线路保护工程措施。
2.2基坑挖土方案
地铁七号线静安寺车站处于上海市比较繁华的地段,车站北端头井属于两柱三跨结构,净尺寸大致为23.71m×13.05m(长度×宽度)。顶板厚大致为800mm,下一层板厚大致为450mm,下二层板厚大致为450mm,底板厚大致为1300mm,地下一层一直到地下三层的内衬墙厚度大致为600mm。车站内部结构柱使用的混凝土等级为C40,垫层使用的为C20混凝土。主体结构的顶板、底板、下一层板、下二层板以及围护结构(地下墙)在连接的过程中都使用钢筋完成。该基坑使用七道支撑,其中第一道属于混凝土支撑,其余的六道属于钢管支撑。按照开挖顺序进行依次编号和开挖工作,使得地铁线路上方隧道可先行开挖,然后再开挖地铁线路上下行线之间的土体。开挖结束之后,要在1-2个小时之内进行浇筑,确保浇筑所采用的垫层强度以及浇筑时间达到规定的设计要求。当土方开挖之后,要做好底板钢筋的绑扎和固定工作,确保底板与两侧之间的钻孔钻锚固定在一起共同抵抗隧道的上浮压力。土方开挖结束和浇筑底板结束之后,要及时做好开挖土方量的载荷工作,控制隧道回弹变形,在底板施工缝隙中预留钢筋直螺纹连接件达到止水的目的。
3.运营隧道变形控制研究
3.1运营隧道变形内容
在基坑开挖结束后,地铁线路上下行隧道的累计变形主要有以下规律:
(1)在开挖区域正上方,会由于开挖卸荷工作导致隧道坑底回弹出一定量的隆起变形,其基坑中心位置隧道隆起量最大,两端位置隆起量最小,开挖区域内的隧道运行规律与基坑开挖坑底回弹变形规律呈现相关性。在运营隧道中的基坑开挖过程中,需要将开挖区域的变形进行记录,采取针对性的措施,借鉴国内外的成功经验,选用更高级别的标准,以隧道隆起量起伏变化最小为最终目标。
(2)在开挖区域外,隧道变形呈现下降趋势,但是下沉量较小,变形范围仅限于开挖区域附近,对此,需要对周边区域做好防护工作。
(3)基坑开挖结束后,上下行隧道隆起最大值为8-14米之间,隧道变形后的曲率半径与相对变形要满足在国家规定的设计要求之内,并将隧道变形情况与基坑施工位置进行相互关联,使得隧道正上方区域的基坑在开挖过程中可将其上方区域划分为多个模块,选用合理的分块宽度以及施工周期,有效的控制施工中的隧道变形,减少挖除土体重量,进一步的阻止隧道的隆起变形。
3.2不同施工方式导致隧道变形内容分析
邻近地铁隧道基坑施工可确保地铁隧道的安全性与正常运行,对此,可采用更换二次加固的工艺以及施工方法,做好针对性的保护工作,且对施工工程进行数值模拟确定相关性内容。
(1)加固施工
在地铁隧道运营施工中,要对基坑外围加固,将其划分为不同的阶段进行加固工作,先加固外围三米之后,等待加固工作中的加固等级达到国家所规定的强度后再进行地下连续墙管理,利用外排加固体的屏障保护作用减少由于地下墙施工所引起的隧道位移以及隧道扰动情况。采用二次加固的施工方式使得隧道产生的位移变小,先实施地下墙再进行隧道加固时,使得周边地区中的隧道位移强度变大,且地下墙施工与内排加固施工所引起的地周围土体位移远远大于周边土体位移传递,可起到减小隧道位于施工的重要性作用。在进行加固施工中需要根据实际情况将多种施工工序进行完善,确定多样化的管理方式,并对其基本数据进行模拟分析,创新数据的管理效率以及精确性。
(2)逆作施工
在地铁隧道运营施工过程中必须要对基坑二次加固逆作施工和基坑二次加固顺作施工过程进行数值模拟计算。一般来说,多种施工方式下的隧道上行线的水平位移和竖向位移计算值存在一定的差异,逆作施工可有效控制隧道的位移数值,使得逆做法在基坑开挖过程中可进行结构性的施工管控,增大基坑的整体刚度,使得维护结构变形力度减小,限制周边土体的位移变动量,以控制隧道的运行稳定性。在逆作施工中,需要以周边地区的隧道运营变形量为主,选用高标准的管理方式,将多预先所估计的数值进行综合改进,并将结果落实下去,增强施工中的高效性。
4.基坑开挖基本结论
基于相关的计算软件,可知,在进行模拟基坑开挖过程中需要利用计算机作为基础载体进行三维模型的创立,选取周边的运营地铁隧道基坑施工的工程案例进行综合分析,模拟施工方式应用,预估施工基本参数,并根据实际情况做好数据的对比分析,可知,邻近运营地铁隧道的基坑在开挖过程中一旦施工过程中的力道出现偏差,其隧道的位移或是对称变形情况会发生较为明显的变化,基坑的位移远远大于远侧位移距离。若是在地基进行二次加固施工,其工艺流程需要进一步完善,将隧道的位移控制在一定范围内,进一步降低隧道位移水平,使得该项施工的横向位移或是竖向位移都不会超过界限,且将地基加固工作和地下结构物管理工作作为可移动的屏障进行防护,从而实现对邻近基坑施工的位移传递进行阻断。
5.结束语
综上所述,现阶段国家越来越重视城市轨道交通网络的完善工作。为了进一步的提高轨道交通路线工程施工,必须要根据实际情况了解基坑施工对地铁运行的影响,增强多样化的技术工艺应用次数,选用多种施工工艺标准,利用不同的施工方式对工程进行综合管控,实现基坑周边的地区的加固和维护,控制隧道回弹变形量,促进该项工作的顺利开展。
参考文献
[1]高广运,高盟,杨成斌,等.基坑施工对运营地铁隧道的变形影响及控制研究[J].岩土工程学报,2010(03):453-459.
[2]GAOGuangYun,GAOMeng,YANGChengBin,等.基坑施工对运营地铁隧道的变形影响及控制研究[J].岩土工程学报,2011,32(3):453-459.
[3]郑刚,刘庆晨,邓旭.基坑开挖对下卧运营地铁隧道影响的数值分析与变形控制研究[J].岩土力学,2013(05):001459-1468.
[4]青二春.地铁隧道上方大面积卸载下的变形及控制模式研究[D].同济大学,2007.