某既有結(jié)構(gòu)兩側(cè)不對稱開挖對其影響及工程對策

章玉偉

(成都中鐵隆工程有限公司，四川成都610051)

1 工程概況

某市政工程金穗路隧道位于城市中軸線與金穗路相交處的華夏路至冼村路段，東西走向。擬建的金穗南、北掉頭隧道分別位于已建金穗路隧道南北兩側(cè)，與金穗路隧道結(jié)構(gòu)凈距為3m，其結(jié)構(gòu)底面最低處僅高于已建金穗路隧道結(jié)構(gòu)底板28cm。擬建隧道基坑施工分別采用放坡開挖、土釘墻支護、支護樁+錨索等支護方案。

基坑開挖施工過程中，由于金穗路隧道兩側(cè)基坑的不均衡開挖，土壓偏載可能會出現(xiàn)既有金穗路隧道變位和受力不同于原設(shè)計的情況。為了在施工之前了解這種影響的大小，評價既有結(jié)構(gòu)的安全性及應(yīng)采取的施工對策，同時為現(xiàn)場管理提供基準(zhǔn)和依據(jù)，對基坑開挖過程中的金穗路隧道結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移進行分析。用既有金穗路隧道的容許位移、結(jié)構(gòu)具備的強度、裂縫寬度為標(biāo)準(zhǔn)，通過計算，確定不對稱開挖分塊高度、長度等參數(shù)，作為施工控制標(biāo)準(zhǔn)。

2 模型簡述

計算分別按金穗路隧道側(cè)墻全高度差異土層開挖(下稱工況一)、半高度差異土層開挖(下稱工況二)以及2.5m高度差異開挖(下稱工況三)三種情況，相應(yīng)地按不同的開挖高度取不同的水壓力，計算每個工況下既有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力、位移，驗算其截面承載力和裂縫寬度，最終得出基坑不對稱開挖的控制開挖高度。

計算中考慮的荷載有土壓力(靜止土壓力)、水壓力、結(jié)構(gòu)自重，計算地層參數(shù)取自巖土工程勘察報告。3D網(wǎng)格劃分見圖1。

模型的計算工況簡圖見圖2。

3 計算結(jié)果及分析

三種開挖工況產(chǎn)生的彎矩見圖3。

利用以上三種工況的計算結(jié)果，按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D62－2004)驗算結(jié)構(gòu)截面承載力和裂縫寬度。計算結(jié)果表明:幾種工況正截面抗彎承載能力、斜截面抗剪承載能力驗算均能滿足要求。若兩側(cè)基坑全高不均衡開挖時，金穗路隧道結(jié)構(gòu)將可能出現(xiàn)超出容許值的裂縫(0.224mm)，并產(chǎn)生10mm的水平位移值;若半高不均衡開挖時，隧道結(jié)構(gòu)將可能出現(xiàn)超出容許值的裂縫(0.205mm);若不均衡開挖不超過2.5m時，隧道結(jié)構(gòu)裂縫(0.194mm)和位移值可滿足要求。

圖1 3D模型網(wǎng)格(單元4610個，節(jié)點13572個)

圖2 各工況計算簡圖

4 結(jié)論和建議

(1)擬建掉頭車道基坑南北兩側(cè)應(yīng)同時開挖，兩側(cè)不均衡挖土深度不能超過1.5m，縱向長度不能超過25m。并應(yīng)嚴(yán)格限制每次基坑開挖不得跨過已建金穗路隧道變形縫位置。

圖3 三種開挖工況的彎矩圖

(2)應(yīng)制訂合理的施工措施，確保已建金穗路隧道不會因兩側(cè)基坑開挖卸載產(chǎn)生過大的不均衡水平側(cè)壓力。

(3)施工期間不得大量抽水，并不得在單側(cè)基坑急劇降水。同時施工期間應(yīng)準(zhǔn)備足夠的抽水設(shè)備，不得讓基坑淹水。

(4)不能挖卸金穗路隧道頂部的原有土體，以保證隧道有足夠抗浮和抗滑移。若施工需要卸去隧道頂部土體，則必須采取相應(yīng)措施保證隧道有足夠抗浮和抗滑移。

(5)應(yīng)加強對金穗路隧道沉降及水平位移的監(jiān)測，在施工期間按規(guī)范要求的頻度進行實時監(jiān)測。并應(yīng)制定應(yīng)急措施，以確保在施工期間既有隧道的正常運營。

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