河道施工對地鐵隧道的影響范文

本站小編為你精心準備了河道施工對地鐵隧道的影響參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

近年來，隨著城市地鐵的發展，周邊外部作業對地鐵的影響越來越受到關注。外部作業可分為旁側基坑、上方基坑、上方堆載、穿越隧道、并行隧道、樁基作業、道路及管線作業、爆破作業等［1］。地鐵上方河道基坑施工會引起下部土體卸荷回彈，帶動隧道隆起。地鐵按照結構形式可分為地下結構、地面結構和高架結構；按照功能可分為車站、區間、車輛段、附屬建（構）筑物等［2］。杭州區間隧道多采用盾構法施工，地鐵隧道作為管片拼裝的柔性結構，受外界擾動后變形較為敏感。本文所選取的工程案例中下臥地鐵隧道線路多、線形復雜、保護要求高，作為復雜地鐵隧道條件下的上部河道開挖案例，其研究成果對后續地鐵隧道上部基坑實施和地鐵隧道保護工作的開展具有借鑒意義。

1工程概況

［3］1.1相對關系河道寬30m，河道開挖深度為6.4~7.6m。河道下方有5條已運營地鐵隧道和2條規劃地鐵隧道，河道走向與地鐵基本垂直。河道開挖底與地鐵隧道豎向關系見表1，河道開挖底與下臥地鐵隧道的相對平面關系見圖1，相對剖面關系見圖2。1.2土層地質土層上部為15~16m砂質粉土和粉砂，下部為16~17m淤泥質粉質黏土。1號線左線與右線位于淤泥質土；1號線出段線、4號線出段線與入段線上部位于砂質粉土和粉砂層，下部位于淤泥質土；規劃4號線正線位于砂質粉土和粉砂層。地層1.2土層地質土層上部為15~16m砂質粉土和粉砂，下部為16~17m淤泥質粉質黏土。1號線左線與右線位于淤泥質土；1號線出段線、4號線出段線與入段線上部位于砂質粉土和粉砂層，下部位于淤泥質土；規劃4號線正線位于砂質粉土和粉砂層。地層面見圖3，地層參數見表2。1.3設計方案河道與地鐵相交節點設置85m×40m底板，底板厚1.0~1.5m。河道開挖前，對節點土體采用Φ650@450mm三軸攪拌樁進行滿堂加固，并施打抗拔樁（樁徑0.8m，樁底標高-30.5m，沿地鐵走向間距5.0m，沿河道走向共6排），河道兩側采用放坡開挖。

2河道施工影響分析

2.1初步分析劉國彬等［4-5］根據工程實錄資料，提出上部卸載后的殘余應力影響深度計算公式為該項目河道開挖深度6.4~7.6m，影響范圍為開挖底以下11.0~11.6m。由表1可初步判斷河道開挖對1號線出段線、4號線出入段線影響較大，對1號線左右線影響相對較小。2.2數值分析采用三維Plaxis有限元軟件建立數值模型，對下臥地鐵隧道的變形進行預測。模型尺寸為200m（X向）×140m（Y向）×60m（Z向）。模型底部的約束條件為水平、豎直方向都固定；模型兩側約束條件為水平方向固定、豎直方向自由。三維模型見圖4。土體采用正四面體單元，隧道、河道底板采用板單元，抗拔樁采用EmbeddedBeam單元，土體采用HS-Small模型（見圖5）。土體參數根據王衛東等［6］、周奇輝等［7］相關研究確定。三維數值計算結果見表3，地鐵隧道豎向隆起量為3.8~10.7mm，隧道埋深越淺，受河道開挖影響越大。3監測數據分析3.1施工過程施工過程見圖6，施工時間為2016年11月—2017年11月，其中開挖期為2017年3—11月。分塊開挖（共分44塊），分塊形成抗拔體系，分塊堆載反壓。為減少暴露時間，部分墊層增設2層D12鋼筋網片及I16工字鋼。3.2監測數據[8]由圖7可知，開挖前三軸攪拌樁和抗拔樁施工期間，隧道豎向變形較小；河道開挖期間，隧道豎向隆起較明顯；河道開挖后，隨著底板澆筑和河道放水，隧道豎向隆起小幅度回落。河道開挖到底時隧道監測值與預測值較為一致。選取1號線出段線分析其各階段豎向變形的空間分布（見圖8）。可以看出，河道兩側各10m范圍內受影響較為明顯，最大變形點基本位于河道中間位置。其中，河道東側（監測點1CCJ190、1CCJ200、1CCJ210）為沉降，主要受周邊其他工程影響。

4保護措施研究

該項目實施過程較為順利，預測值與最終變形值基本吻合，總結地鐵隧道上部土體開挖卸荷保護措施主要有以下幾點。（1）總體措施（見圖9）。工序A：土方開挖→抗拔體系（無措施）；工序B：抗拔體系→土方開挖（理想狀況）；工序C：采取多種措施，分塊開挖，減少單次卸荷，逐步形成垂直地鐵走向的（2）減少對地鐵周圍水土應力狀態的改變。采用攪拌樁等手段，盡量將下臥隧道圍合成封閉體系，以減少外部作業對隧道周圍水土應力狀態的影響。（3）攪拌樁加固應考慮分區分塊開挖。控制下臥地鐵隧道隆起常采用M型加固措施［9-10］。河道開挖范圍內亦應進行水泥土加固，以確保直立開挖，減少單次卸土面積，控制卸荷比（圖10中S1/S）。對于風險較大項目，沿地鐵走向單次卸土長度不大于5m；對風險相對可控的項目，沿地鐵走向單次卸土長度不大于10m。（4）減少暴露時間，縮短施工周期。分塊開挖到底后，盡量采取快強材料進行底板施工（如工字鋼疊合梁等），減少暴露時間，盡早形成抗拔體系，并通過堆載等措施進行卸除荷載補償。（5）抗浮要求。抗拔樁除滿足河道底板自身抗浮要求外，尚應結合下臥隧道統一考慮，確保下臥隧道抗浮安全，特別是低水位或斷流期間的抗浮安全。必要時，可通過設置泄水孔、水下清淤、清淤期降水等措施確保抗浮安全。（6）降水措施。降水固結引起隧道上覆壓力增加，可充分利用開挖過程中“降水固結沉降”和“土體卸載隆起”的相互抵消作用，大大減小對下部地鐵的影響。（7）結構設計要求。抗浮體系應與地鐵結構一體化考慮，設計使用年限應與地鐵相一致，保證結構耐久性要求。河道“抗拔樁+底板”受力體系應確保底板抗彎要求，并按照地鐵保護措施結構設計要求進行底板裂縫等驗算。（8）抗拔樁施工。成樁應考慮樁架自重、成樁擾動、動力作用等影響。應選擇重量輕、性能好的施工機械，并通過鋪設路基板等措施擴散荷載；對靈敏度較高的軟土，嚴格控制成樁次序和速度。距離隧道較近的抗拔樁、圍護樁等，可考慮采用鋼套筒/試成樁等工程措施；當采用鋼套筒時，建議采用全回樁下壓+沖抓取土工藝，并充分控制下壓速度和取土速度，確保足夠的土塞長度，減少對周邊環境的影響；抗拔樁應考慮受鋼護筒影響造成的樁周摩阻力的減小。

5結論

（1）河道開挖對下臥地鐵隧道的影響范圍為河道兩側各10m，影響量主要取決于隧道埋深。（2）河道開挖主要引起地鐵隧道的豎向隆起，開挖完成后一段時間，變形有一定回落。（3）減少地鐵隧道隆起的總體思路：采取多種措施，分塊開挖，減少單次卸荷，逐步形成垂直地鐵走向的抗拔體系（保護思路）。（4）控制地鐵隧道隆起的分項措施包括：減小對隧道周圍水土應力狀態的改變、M型水泥土加固應分區分塊開挖、減少暴露時間、縮短施工周期等。（5）河道開挖后應確保下臥隧道抗浮安全，特別是低水位或斷流期間的抗浮安全。必要時，可通過設置泄水孔、水下清淤、清淤期降水等措施確保抗浮安全。（6）充分利用開挖過程中“降水固結沉降”和“土體卸載隆起”的相互抵消作用，可大大減小對下部地鐵的影響。

作者：劉尊景 周奇輝 陳昌平 單位：中國電建集團 華東勘測設計研究院有限公司 浙江省智慧軌道交通工程技術研究中心 杭州市城東新城建設投資有限公司