基坑施工對運營地鐵隧道變形影響控制研究
發布時間：2018-01-23 共2頁
1 前言
隨著城市軌道交通網絡的逐漸完善,在已有軌道線路周圍進行工程活動不可避免。為保證既有線路的正常運營,工程建設過程中對施工引起的變形要求極其嚴格。本文以實際工程為研究背景,對在緊鄰運營地鐵線路上方進行基坑施工的設計方案要點、施工階段隧道變形規律和施工中運營地鐵線路變形控制進行了詳細分析。以期對今后從事類似工程建設提供參考和積累經驗。
2 工程概況和監測點布置
本工程為一規劃下沉式廣場,在本工程基坑區域下方涉及3條地鐵區間隧道。其中南北方向和東西方向有已運營的兩條地鐵隧道正交穿過(分別簡稱為地鐵線路1和地鐵線路2,地鐵線路1在地鐵線路2的上方,兩者豎向間距約2.5m),坑底離地鐵線路1隧道頂部的豎向最近距離約為3.0m?；訓|南角的下方有剛貫通的地鐵隧道通過(簡稱地鐵線路3),坑底離地鐵線路3隧道頂部的豎向最小距離約為3.0m。施工基坑與3條地鐵線路相對位置如圖1所示。
本工程施工中必須確保已有2條軌道線路的正常運行。在基坑施工過程中,在地鐵線路1軌道上布置了電子水平尺自動監測點和人工監測點,對運營軌道的變形進行了精心和及時的監控。
3 技術難點
為保證線路的正常運營,規范要求地鐵軌道的最大變形曲率半徑大于15000m,地鐵軌道的相對變形小于1/2500。如此嚴格的變形限值,要求設計階段必須確定合理地基加固和基坑開挖方案;施工階段必須選用合理的施工參數,并精心進行施工組織。
4 設計方案要點
4.1 基坑圍護方案和保護措施
(1)基坑圍護:本基坑采用水泥土攪拌樁重力壩圍護,壩體寬2.7m,水泥土攪拌樁樁長為6.3m、7.0m、8.5m、11.0m,要求加固后的水泥土強度qu≥1.2MPa。重力壩與周圍構筑物接合部處外側用高壓旋噴加固起抗滲補強作用。
(2)坑底加固:為減少基坑開挖過程中坑底回彈和壩體變形,基坑底部用高壓旋噴加固。其中線路1區間隧道以外區域加固深度為底板下3m,線路1區間隧道上方區域加固深度為底板下3m或線路1隧道上方0.5m,加固后底板以下和以上部分土體無側限抗壓強度分別要求qu≥1.2MPa和0.6MPa。
(3)為保證地鐵線路1區間隧道安全,在區間隧道兩側設置了間距2.4m、直徑為Φ600、樁長分別為10m、30m的灌注樁(其中與地鐵線路2交界區域為10m,其他區域為30m)。同時在樁與樁之間設3根高壓旋噴向隧道底部做180°定向擺噴。高壓旋噴樁和Φ600灌注樁與本工程頂板共同作用,防止地鐵線路1區間隧道上浮和位移。
4.2 基坑挖土方案
為盡量減少挖土施工對隧道變形的影響,施工中將整個開挖區域分為3個大塊,并將位于地鐵線路1正上方區域(分塊2)又分為26個小塊進行施工。分塊開挖各區域劃分見圖3所示。基坑開挖遵循“分層、分步、對稱、平衡、限時”的原則,并滿足如下施工要求:
(1)為防止隧道的上浮,隧道上方的基坑開挖分3m寬小段開挖,一次挖到基坑底,土方開挖留直坡,部分60度小坡。
(2)開挖順序按附圖所示編號依次分塊開挖。具體為先開挖地鐵線路1上行線隧道上方,然后開挖地鐵線路1上、下行線之間的土體,最后開挖地鐵線路1下行線隧道上方。
(3)開挖到底后,必須在1~2小時內澆筑砼墊層。墊層所用砼的強度以及達到強度的時間必須滿足設計要求。
(4)3m寬的一小段土方開挖結束,立即進行底板鋼筋綁扎和砼澆搗,底板與兩側鉆孔樁錨固在一起共同抵抗隧道的上浮。
(5)每塊土方開挖結束澆筑底板后,必須及時堆壓與開挖土方量相當的荷載,以控制隧道回彈變形。
(6)每3m一小段的底板施工縫預留鋼筋直螺紋連接件,為達到止水的目的施工縫安裝鋼邊橡膠止水帶、外貼式橡膠止水帶和遇水膨脹止水條。
5 基坑開挖階段運營隧道變形規律分析
5.1 運營隧道最終變形分析
至基坑開挖結束,地鐵線路1上下行隧道累計變形曲線如圖4所示。由圖4可知,緊鄰上方的基坑進行施工,運營隧道變形呈現如下規律:
(1)在開挖區域正上方,由于開挖卸荷,隧道隨著坑底回彈產生一定量的隆起變形,其中坑中心位置隧道隆起量最大,坑兩端位置隧道隆起量最小。開挖區域內隧道變形規律與一般基坑開挖坑底回彈變形規律基本一致。
(2)在開挖區域外,隧道變形總體表現為下沉,但下沉量很小。最大下沉量為-3.03mm。由此可知,基坑開挖對隧道變形的影響較大范圍僅限于開挖區域附近。
隨著城市軌道交通網絡的逐漸完善,在已有軌道線路周圍進行工程活動不可避免。為保證既有線路的正常運營,工程建設過程中對施工引起的變形要求極其嚴格。本文以實際工程為研究背景,對在緊鄰運營地鐵線路上方進行基坑施工的設計方案要點、施工階段隧道變形規律和施工中運營地鐵線路變形控制進行了詳細分析。以期對今后從事類似工程建設提供參考和積累經驗。
2 工程概況和監測點布置
本工程為一規劃下沉式廣場,在本工程基坑區域下方涉及3條地鐵區間隧道。其中南北方向和東西方向有已運營的兩條地鐵隧道正交穿過(分別簡稱為地鐵線路1和地鐵線路2,地鐵線路1在地鐵線路2的上方,兩者豎向間距約2.5m),坑底離地鐵線路1隧道頂部的豎向最近距離約為3.0m?；訓|南角的下方有剛貫通的地鐵隧道通過(簡稱地鐵線路3),坑底離地鐵線路3隧道頂部的豎向最小距離約為3.0m。施工基坑與3條地鐵線路相對位置如圖1所示。
本工程施工中必須確保已有2條軌道線路的正常運行。在基坑施工過程中,在地鐵線路1軌道上布置了電子水平尺自動監測點和人工監測點,對運營軌道的變形進行了精心和及時的監控。
3 技術難點
為保證線路的正常運營,規范要求地鐵軌道的最大變形曲率半徑大于15000m,地鐵軌道的相對變形小于1/2500。如此嚴格的變形限值,要求設計階段必須確定合理地基加固和基坑開挖方案;施工階段必須選用合理的施工參數,并精心進行施工組織。
4 設計方案要點
4.1 基坑圍護方案和保護措施
(1)基坑圍護:本基坑采用水泥土攪拌樁重力壩圍護,壩體寬2.7m,水泥土攪拌樁樁長為6.3m、7.0m、8.5m、11.0m,要求加固后的水泥土強度qu≥1.2MPa。重力壩與周圍構筑物接合部處外側用高壓旋噴加固起抗滲補強作用。
(2)坑底加固:為減少基坑開挖過程中坑底回彈和壩體變形,基坑底部用高壓旋噴加固。其中線路1區間隧道以外區域加固深度為底板下3m,線路1區間隧道上方區域加固深度為底板下3m或線路1隧道上方0.5m,加固后底板以下和以上部分土體無側限抗壓強度分別要求qu≥1.2MPa和0.6MPa。
(3)為保證地鐵線路1區間隧道安全,在區間隧道兩側設置了間距2.4m、直徑為Φ600、樁長分別為10m、30m的灌注樁(其中與地鐵線路2交界區域為10m,其他區域為30m)。同時在樁與樁之間設3根高壓旋噴向隧道底部做180°定向擺噴。高壓旋噴樁和Φ600灌注樁與本工程頂板共同作用,防止地鐵線路1區間隧道上浮和位移。
4.2 基坑挖土方案
為盡量減少挖土施工對隧道變形的影響,施工中將整個開挖區域分為3個大塊,并將位于地鐵線路1正上方區域(分塊2)又分為26個小塊進行施工。分塊開挖各區域劃分見圖3所示。基坑開挖遵循“分層、分步、對稱、平衡、限時”的原則,并滿足如下施工要求:
(1)為防止隧道的上浮,隧道上方的基坑開挖分3m寬小段開挖,一次挖到基坑底,土方開挖留直坡,部分60度小坡。
(2)開挖順序按附圖所示編號依次分塊開挖。具體為先開挖地鐵線路1上行線隧道上方,然后開挖地鐵線路1上、下行線之間的土體,最后開挖地鐵線路1下行線隧道上方。
(3)開挖到底后,必須在1~2小時內澆筑砼墊層。墊層所用砼的強度以及達到強度的時間必須滿足設計要求。
(4)3m寬的一小段土方開挖結束,立即進行底板鋼筋綁扎和砼澆搗,底板與兩側鉆孔樁錨固在一起共同抵抗隧道的上浮。
(5)每塊土方開挖結束澆筑底板后,必須及時堆壓與開挖土方量相當的荷載,以控制隧道回彈變形。
(6)每3m一小段的底板施工縫預留鋼筋直螺紋連接件,為達到止水的目的施工縫安裝鋼邊橡膠止水帶、外貼式橡膠止水帶和遇水膨脹止水條。
5 基坑開挖階段運營隧道變形規律分析
5.1 運營隧道最終變形分析
至基坑開挖結束,地鐵線路1上下行隧道累計變形曲線如圖4所示。由圖4可知,緊鄰上方的基坑進行施工,運營隧道變形呈現如下規律:
(1)在開挖區域正上方,由于開挖卸荷,隧道隨著坑底回彈產生一定量的隆起變形,其中坑中心位置隧道隆起量最大,坑兩端位置隧道隆起量最小。開挖區域內隧道變形規律與一般基坑開挖坑底回彈變形規律基本一致。
(2)在開挖區域外,隧道變形總體表現為下沉,但下沉量很小。最大下沉量為-3.03mm。由此可知,基坑開挖對隧道變形的影響較大范圍僅限于開挖區域附近。
