鄰近地鐵舊基坑加深改造與工程實(shí)踐研究

鄧國(guó)基，溫忠義，彭衛(wèi)平，張慶華

（廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣州510060）

1 引言

隨著城市地下空間開(kāi)發(fā)和利用，不斷出現(xiàn)的復(fù)雜工程問(wèn)題對(duì)工程技術(shù)人員提出了更高要求。近些年針對(duì)基坑支護(hù)工程出現(xiàn)了一些新的特殊問(wèn)題【1】，應(yīng)重新進(jìn)行已施工的設(shè)計(jì)方案安全性評(píng)估、新方案加固設(shè)計(jì)、配合施工進(jìn)行方案優(yōu)化【2】等。

本文以廣州某緊挨地鐵隧道的舊深基坑工程重新開(kāi)發(fā)為依托，借助有限元軟件分析加深后由逆作法改為明挖順作后原連續(xù)墻的變形發(fā)展規(guī)律，鄰近地鐵隧道隨基坑開(kāi)挖過(guò)程中位移發(fā)展情況，并與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

2 工程特點(diǎn)和周邊環(huán)境條件

擬建項(xiàng)目位于廣州市中山四路，呈長(zhǎng)方形，原設(shè)3層地下室，基坑開(kāi)挖深度12.65m，支護(hù)總周長(zhǎng)約250m，采用逆作法施工。裙樓部分和回遷商住樓部分的地下連續(xù)墻、主體結(jié)構(gòu)工程樁和結(jié)構(gòu)柱，裙樓首層樓板及上部5層主體結(jié)構(gòu)等均于10a前已完成施工，且地下室已開(kāi)挖至-7.30m。

現(xiàn)項(xiàng)目重新開(kāi)發(fā)改為由18層回遷商住樓及附屬5層裙樓組成，建筑最大高度約58.65m，下設(shè)4層地下室，采用鋼筋混凝土框架+無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)。基坑開(kāi)挖深度13.85～15.15m，比原設(shè)計(jì)加深1.2～2.5m，擬采用明挖順作法施工。基坑支護(hù)典型剖面如圖1所示。

3 地鐵隧道和支護(hù)結(jié)構(gòu)體系變形三維數(shù)值模擬分析

當(dāng)基坑開(kāi)挖時(shí)隧道結(jié)構(gòu)鄰近基坑側(cè)處于卸載過(guò)程，其受力狀態(tài)將發(fā)生改變。為了分析基坑開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)地鐵隧道的影響，采用Midas GTS/NX軟件建立三維模型，模擬基坑開(kāi)挖過(guò)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)與地鐵隧道內(nèi)力與變形的相互關(guān)系。

圖1 基坑典型支護(hù)剖面

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，選取模型外擴(kuò)范圍不小于3倍基坑深度，長(zhǎng)度、寬度和土層計(jì)算深度分別為186m、137m和40m。建模時(shí)土體采用摩爾-庫(kù)倫模型，支護(hù)樁結(jié)構(gòu)采用梁?jiǎn)卧皬椥阅Ｐ汀?】。

4 模擬與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

4.1 地鐵隧道位移模擬與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

基坑開(kāi)挖過(guò)程中地鐵隧道變形模擬結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析見(jiàn)圖2。

圖2 各工況下隧道模擬結(jié)果與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

圖2a表明，基坑開(kāi)挖過(guò)程隧道最大水平位移為2.29mm，實(shí)際監(jiān)測(cè)最大水平位移為1.98mm；由圖2b可知，基坑開(kāi)挖過(guò)程隧道最大沉降量為1.14mm，實(shí)際監(jiān)測(cè)隧道最大沉降為2.90mm；隧道水平位移和沉降均在規(guī)范控制范圍內(nèi)，基坑施工過(guò)程中未危及地鐵隧道的結(jié)構(gòu)安全，確保了地鐵安全運(yùn)營(yíng)。

4.2 靠地鐵側(cè)連續(xù)墻最大水平位移模擬與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

基坑開(kāi)挖過(guò)程中地鐵隧道變形與基坑連續(xù)墻最大水平位移對(duì)比分析見(jiàn)圖3。

由圖3可知，當(dāng)基坑開(kāi)挖至第二道內(nèi)支撐梁和坑底時(shí)，連續(xù)墻墻身最大水平位移增大，模擬數(shù)據(jù)最大位移約21.3mm，監(jiān)測(cè)最大位移約9.8mm，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比模擬小約53%，但總體發(fā)展趨勢(shì)一致。

圖3 各工況下連續(xù)墻最大側(cè)向位移圖

對(duì)比隧道和地下連續(xù)墻位移圖可知，拆除首層樓板梁結(jié)構(gòu)，繼續(xù)開(kāi)挖土方至第二道內(nèi)支撐過(guò)程中，位移發(fā)生較大變化但增量較小，說(shuō)明在現(xiàn)狀開(kāi)挖狀態(tài)下先設(shè)置第一和第二道內(nèi)支撐梁后再拆除原首層結(jié)構(gòu)樓板梁的施工工況，能確保基坑安全穩(wěn)定，設(shè)計(jì)方案合理。

5 結(jié)語(yǔ)

緊鄰地鐵隧道的舊基坑重新開(kāi)發(fā)利用，應(yīng)有別于新開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的基坑工程，重點(diǎn)應(yīng)控制原支護(hù)結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力值，應(yīng)從設(shè)計(jì)方案、數(shù)值模型、檢測(cè)方法和施工措施等多方面論證，從而確保地鐵隧道運(yùn)營(yíng)安全。