軌道開挖對建筑樁基影響分析

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

一、工程概況

重慶軌道交通六號線區(qū)間隧道K19+147～K19+164段右線右側(cè)約9m為太山安置房一標段5#樓。根據(jù)調(diào)查，該建筑采用樁基，基底標高為279～288m。基礎與隧道頂板間中等風化巖石頂板厚約12.5m，根據(jù)三角關(guān)系，隧道位于該建筑物的應力擴散角內(nèi)，隧道開挖對上部建筑影響大。小區(qū)段隧道覆土深度21.54m，樁基底距隧道頂部最小距離7.49m，隧道位于砂質(zhì)泥巖中，K19+135～K19+175段采用非爆開挖施工，隧道結(jié)構(gòu)型式為單線單洞馬蹄形斷面。

二、計算模

分析模型以重慶軌道交通六號線支線K19+147～K19+164段臨近太山安置房一標段5#樓隧道為研究對象，隧道跨度為11.16m，高度為8.38m。本項目分析模型中左右截斷邊界距洞室側(cè)壁的距離取為4倍的洞室跨度，下截斷邊界距洞室底板的距離取大于3倍洞室高度，上截斷邊界距洞室頂板的距離延伸至地表，取21.54m。每個樁基荷載按2.5MPa考慮。土體本構(gòu)模型采用基于彈塑性理論分析的摩爾庫倫模型，二次襯砌及樁基本構(gòu)模型采用基于彈性理論分析的彈性模型。

模擬開挖步序如下：

①初始地應力→②樁基開挖→③灌入樁基混凝土→④樁基加載→⑤開挖隧道左半部分→⑥左半部分錨噴及施作臨時鋼拱架→⑦開挖隧道右半部分→⑧右半部分錨噴及拆除臨時鋼拱架→⑨邊墻及仰拱二次襯砌施作。

由于本次計算主要考慮區(qū)間隧道開挖時圍巖變形及對樁基的影響，故在步序④完成后對整體位移清零，再進行隧道開挖模擬。

三、六號線區(qū)間隧道施工圍巖變形分析

圖1 隧道開挖時圍巖豎向變形云圖

圖1、圖2為區(qū)間隧道臨近樁基段開挖時和二襯施作后圍巖豎向變形云圖，從中可以看出：隨著開挖過程的進行，圍巖豎向變形量和影響范圍逐漸擴大，開挖完成后洞室拱頂圍巖沉降最大值為3.0mm，拱底圍巖最大隆起量為3.7mm。隧道穩(wěn)定性與支護時機的選擇密切相關(guān)，在施工過程中應采取邊開挖邊支護的原則，及時支護，實時監(jiān)測，確保隧道整體穩(wěn)定性滿足要求。

四、建筑物影響分析

太山安置房一標段5#樓采用樁基礎，設計樁入土深度為15.40～15.66m，嵌入基巖1.6m左右。

為了研究隧道開挖過程中可能導致的太山安置房一標段5#樓傾斜變形規(guī)律，建模時預先在樁基礎底部設置了3個監(jiān)測點，分別為圖7中的A、B、C，隧道開挖至二襯施作后，各監(jiān)測點變形情況如下：A點下沉0.748mm，B點下沉0.453mm，C點下沉0.296mm。

故AB邊傾斜角為：

BC邊傾斜角為：

因此，在隧道開挖過程中太山安置房一標段5#樓的傾斜值滿足要求。

五、區(qū)間隧道臨近太山安置房一標段5#樓處理措施

六號線區(qū)間隧道施工過程中采取如下措施對太山安置房一標段5#樓進行保護：

(1)嚴格采用非爆破施工；

(2)加強初期支護參數(shù)，做到強支護；

(3)限制每循環(huán)開挖進尺，及時支護，盡早封閉圍巖；

(4)及時對初期支護及二襯背后進行注漿；

(5)加強監(jiān)控量測工作，及時反饋信息，以便修正設計。

需要進一步收集太山安置房一標段5#樓竣工資料，并進行第三方檢測和評估。

六、總結(jié)

本文采用有限元軟件對重慶軌道交通6號線穿越太山安置房一標段5#樓工程進行了數(shù)值模擬，研究了軌道開挖引起周圍土體位移以及建筑物樁基礎位移情況，結(jié)果表明：軌道開挖對建筑物樁基礎有一定影響，但是只要施工得當，把風險控制在標準范圍之內(nèi)，其影響是很小的。