淺談地鐵車站修建對臨近橋梁樁基的影響

王長寧

(南京地鐵建設有限責任公司, 江蘇南京 210022)

淺談地鐵車站修建對臨近橋梁樁基的影響

王長寧

(南京地鐵建設有限責任公司, 江蘇南京 210022)

為了能夠減小地鐵車站基坑開挖對橋梁樁基的影響，便于進行車站基坑影響管線的改移，某地鐵車站采用了逆作板+蓋板的方式進行基坑開挖及車站施作，采用了數值計算的方法分析了逆作板+蓋板的方式進行基坑開挖對橋梁樁基的影響，結果表明逆作板+蓋板的方法對既有橋梁樁基影響小，并有利于地面交通疏解及管線改移，可作為類似工程的參考。

地鐵車站； 橋梁樁基； 逆作板； 蓋板； 模型； 計算

近年來隨著我國經濟迅猛發展，地表空間利用緊張及地面交通擁堵等問題越來越明顯，為了解決交通擁堵問題，國內各大城市開始了地鐵修建，地鐵在城區穿越，將會對周邊環境產生影響。目前，有大量學者對地鐵修建對周邊環境產生的影響進行了研究，其研究成果主要集中于地鐵區間下穿建筑物時對地表建筑物及對環境的影響[1-8]。楊廣武[9]等以北京地鐵7號線雙線隧道近距離穿越雙井橋工程為例，采用FLAC3D三維數值模擬軟件分析了地鐵雙線隧道在開挖和支護過程中，鄰近樁基內力與變形的變化規律，鄭熹光[10]等采用數值方法研究了城市盾構隧道施工對鄰近橋梁單樁、兩樁、四樁基礎的應力與位移的影響規律，吳賢國[11]等分析了地鐵施工鄰近橋梁安全風險管理流程，構建地鐵施工鄰近橋梁安全風險管理體系。

在某城市的地鐵修建中遇到了地鐵車站靠近橋梁樁基的情況，筆者采用數值計算的方法分析研究了逆作板+蓋板施工方法進行基坑開挖對橋梁樁基的影響。

1 工程概況

某地鐵車站修建過程中靠近周邊高架橋橋梁樁基，同時由于需要滿足地下管線占用地下空間的需要，在設計中采用了逆作板結合蓋板的方式進行施作，將地下管線調向逆作板區域上方通過。逆作板、蓋板區域及橋梁樁基與地鐵車站的關系如圖1、圖2所示。

圖1 逆作板、蓋板區域及橋梁樁基平面

圖2 逆作板及蓋板區域縱剖面

2 數值計算

2.1 模型建立

利用FLAC 3D建立了地鐵車站逆作板區域的二維模型。模型中樁基數量取橫斷面內的樁基數3，樁基長度為50 m，樁基利用FLAC 3D中的樁單元模擬，車站左側樁基距車站14 m，右側樁基距車站17 m。根據《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》確定橋墩所受外力。計算模型尺寸為：225 m×1 m×76 m，共建立了11 916個網格單元，計算模型見圖3。

圖3 計算模型

2.2 計算參數

數值模擬中，橋梁部分只建立了橋梁的墩臺，橋梁提供的外力通過計算之后施加在橋梁墩臺上。

橋墩所受外力計算如下：高架橋跨31 m，橋面寬度取20 m，雙向4車道，荷載折減系數為0.67，橋梁跨高取1.5 m。根據《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》可知：

橋梁所受均布荷載為31×10.5×5×0.67=872.34 kN。

橋梁所受集中荷載值為(180+4×26)×0.67=761.12 kN。

橋梁自重為20×31×1.5×25=23250 kN。

實際工程中總共有樁基15根，每根樁基受力為(23250+872.34+761.12)/15=1658.89 kN，計算斷面總共有樁基3根。橋梁樁基直徑1.2 m。因此，外部施加應力為(1658.89×3)/4.52=1.1 MPa。計算中采用的土層參數根據當地地勘報告確定，具體參數見表1。

表1 計算參數

2.3 計算步驟

數值計算過程中首先進行自重計算，模擬原始地層固結沉降。固結完成后進行地下連續墻及格構柱施作，而后進行車站結構施作。主要步驟為(1)開挖上覆土，逆作板施作；(2)上覆土回填；(3)開挖第一道橫撐以上部分土，施作第一道橫撐；(4)開挖第二道橫撐以上部分土，施作第二道橫撐；(5)開挖至基坑底部；(6)施作底板；(7)拆除第二道橫撐；(8)施作中板；(9)拆除上橫撐。蓋板區域計算過程與上述步驟類似。

3 計算結果

3.1 逆作板區域計算結果

計算過程中對橋梁承臺沉降量、橋梁樁基沉降量及樁基的側向位移進行了監測(圖4～圖6)。

(a) 車站左側橋梁承臺沉降

(b) 車站右側橋梁承臺圖4 逆作板區域橋梁承臺沉降

(a) 車站左側橋梁樁基沉降

(b) 車站右側橋梁樁基沉降圖5 逆作板區域橋梁樁基沉降

圖4表明了車站左右兩側橋梁承臺沉降約為8.71 mm，且橋墩沉降較為均勻橋墩左右沉降差很小，不會出現橋梁傾覆。

圖5表明橋梁樁基在埋深小于15 m部分沉降存在一定的離散性(沉降最小值8.63 mm，沉降最大值8.88 mm)，埋深大于15 m部分沉降基本穩定于8.71 mm，這是由于數值模擬中車站主體結構埋深約為15.83 m，在車站主體結構影響下，橋梁樁基產生不均勻沉降。

(a) 左側橋梁樁基側移

(b) 右側橋梁樁基側移

圖6表明，橋梁樁基側移較小，最大值僅為0.84 mm，且車站兩側橋梁樁基側移均趨向于車站呈現兩頭小中間大的趨勢，最大側移出現在車站主體下方5 m(樁基埋深20 m)的位置。這是由于施作逆作板并將上方土體回填后將對埋深較淺處樁基位移空間產生一定的約束效果。

3.2 蓋板區域計算結果

計算過程中對橋梁承臺沉降量、橋梁樁基沉降量及樁基的側向位移進行了監測，見圖7～圖9。

圖7表明了車站左右兩側橋梁墩臺沉降約為8.17 mm，且橋墩沉降較為均勻橋墩左右沉降差很小，不會出現橋梁傾覆。

圖8表明橋梁樁基在埋深小于15 m部分沉降存在一定的離散性(沉降最小值8 mm，沉降最大值8.26 mm)，埋深大于15 m部分沉降基本穩定于8.17 mm，這是由于數值模擬中車站主體結構埋深約為15.83 m，在車站主體結構影響下，橋梁樁基產生小量不均勻沉降。

(a) 車站左側橋梁承臺沉降

(b) 車站右側橋梁承臺圖7 蓋板區域橋梁承臺沉降

(a) 車站左側橋梁樁基沉降

(b) 車站右側橋梁樁基沉降圖8 蓋板區域橋梁樁基沉降

圖9表明，橋梁樁基側移較小，最大值僅為0.66 mm，且車站兩側橋梁樁基側移均趨向于車站呈現兩頭小中間大的趨勢，最大側移出現在車站主體下方5 m(樁基埋深20 m)的位置。這是由于施作蓋板將對埋深較淺處樁基位移空間產生一定的約束效果，從而使得樁基側移出現兩頭小中間大的結果。

5 結論

(1)蓋板及逆作板的施作可以有效控制橋墩、橋梁承臺、橋梁樁基的沉降。

(a) 左側橋梁樁基側移

(b) 右側橋梁樁基側移

(2)地鐵車站開挖過程中進行逆作板及蓋板施作對橋梁承臺及樁基側向位移較小，同時蓋板及逆作板的施作對橋梁承臺、樁基的側向位移均較小。

[1] 周正宇. 地鐵鄰近既有橋梁施工影響分析及主動防護研究[D].北京交通大學,2012.

[2] 丁鵬華. 盾構隧道施工地層移動對臨近橋梁樁基的影響研究[D].北京交通大學,2015.

[3] 蔡忠澤. 臨近高架橋的地鐵施工分析與研究[J]. 鐵道標準設計,2012(1):92-95.

[4] 郭宏偉. 隧道開挖對既有樁基影響的數值模擬及承載力可靠度分析[D].北京交通大學,2009.

[5] 范紅菊. 地鐵車站暗挖施工對地表及鄰近橋樁沉降的影響規律研究[D].西安科技大學,2013.

[6] 李曉敏. 地鐵隧道盾構法施工對鄰近建筑物樁基變形的影響研究[D].西安科技大學,2013.

[7] 郭孝坤. 鄭州地鐵盾構下穿施工對既有建筑樁基承載力的影響研究[D].鄭州大學,2015.

[8] 黃鑫. 區間隧道下穿小月河及櫻花西橋的工程處理措施與數值計算[D].中南大學,2010.

[9] 楊廣武,趙江濤,蘇潔. 地鐵施工對既有橋梁樁基的影響研究[J]. 都市快軌交通,2014(3):70-74.

[10] 鄭熹光,何平,張安琪,等. 地鐵施工對鄰近橋梁樁基礎內力影響分析[J]. 現代隧道技術,2015(3):110-118.

[11] 吳賢國,張立茂,陳躍慶. 地鐵施工鄰近橋梁安全風險管理研究[J]. 鐵道工程學報,2012(7):87-92.

注冊建造師管理新規征求意見(一)

為落實國務院行政審批制度改革要求、進一步規范注冊建造師管理，住房城鄉建設部對已執行10年的《注冊建造師管理規定》(建設部令第153號)進行了修訂。近日，住房城鄉建設部將修訂后的《注冊建造師管理規定》(以下簡稱“規定”)公開征求意見。

規定共有7章49條。根據規定，未取得注冊證書的建造師，不得擔任建設工程項目的施工單位技術負責人、項目負責人和項目技術負責人，不得以注冊建造師的名義從事相關活動。國務院住房城鄉建設主管部門對全國注冊建造師的注冊、執業活動實施統一監督管理。

在“注冊”章節中，規定明確，注冊建造師實行注冊執業管理制度，注冊建造師分為一級注冊建造師和二級注冊建造師。申請初始注冊時，建造師要具備“受聘且只受聘于一個單位”等條件。

取得一級建造師資格證書并受聘于一個從事工程建設單位的人員，通過聘用單位向國務院住房城鄉建設主管部門提出注冊申請；也可以向聘用單位工商注冊所在地的省、自治區、直轄市人民政府住房城鄉建設主管部門提交申請材料。主管部門在5日內將全部申請材料報國務院住房城鄉建設主管部門審批。

摘自《中國建設報》

王長寧(1964～)， 男, 大學本科，高級工程師，從事軌道交通工程建設管理工作。

U449.52

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[定稿日期]2017-07-05