土體卸載對隧道結(jié)構(gòu)的風險評估分析

劉志豪

（中鐵二十五局集團第二工程有限公司 江蘇 南京 210000）

1 工程概況

依托工程為穿越某市政雨、污管網(wǎng)工程。新建雨、污水排管均位于地鐵隧道上方，設(shè)計雨、污水管敷設(shè)長度111.70m，污水管敷設(shè)長度120.90m，均采用DN800硬聚氯乙烯雙壁波紋管，埋深1900～2700mm。本區(qū)間隧道最大軌面埋深約22.4m，最小軌面埋深約14.4m，最小豎曲線半徑3000m，最大坡度23‰，最小坡度2‰。線路線間距12.0~14.0m。其中，管線距離盾構(gòu)區(qū)間最近處約6.35m，管線與區(qū)間隧道位置關(guān)系（見圖1、圖 2）。

圖1 平面關(guān)系圖

圖2 剖面關(guān)系圖

根據(jù)現(xiàn)場鉆探揭露，結(jié)合場地附近已有工程地質(zhì)資料，將本次勘探深度范圍內(nèi)的地基土層由上至下按時代成因劃分為：第四系全新統(tǒng)填土層①（Q4ml）、第四系上更新統(tǒng)沖積粉質(zhì)粘土及粉土層②（Q3al）、第四系上更新統(tǒng)沖洪積砂卵石層③（Q3al+pl）、白堊系灌口組泥質(zhì)砂巖層④（K2g） 四個大的工程地質(zhì)層。

2 風險評估理論依據(jù)

2.1 風險評估依據(jù)

依據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T202-2013）的相關(guān)規(guī)定，根據(jù)外部作業(yè)工程與地鐵結(jié)構(gòu)的距離及外部作業(yè)工程的影響分區(qū)，將施工外部作業(yè)工程的影響等級劃分為特級、一級、二級、三級、四級：

經(jīng)分析，擬建市政雨、污管網(wǎng)工程與1號線盾構(gòu)區(qū)間相對凈距為1.0~2.0D（接近）且在結(jié)構(gòu)正上方2h1范圍外，工作影響分區(qū)為一般影響區(qū)，據(jù)此定義二級。借鑒《地鐵保護區(qū)內(nèi)施工作業(yè)對地鐵既有線結(jié)構(gòu)監(jiān)測要求》中對軌道交通結(jié)構(gòu)的變形控制指標要求。

3 土體卸載對隧道結(jié)構(gòu)的影響計算

施工雨、污管時考慮20kPa施工荷載，地層本構(gòu)關(guān)系采用摩爾-庫倫本構(gòu)進行模擬，地鐵車站主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土彈性模型。施工階段按實際施工過程進行模擬，分為下面三個階段：放坡開挖雨、污水管；雨、污水管施工，考慮20kpa施工荷載；施工完成回填，恢復路面。

（1） 開挖雨、污水管埋置場地階段，地面及區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)變形。

（2） 施工雨、污水管階段，施加20kpa施工荷載，地面及車站主體結(jié)構(gòu)變形如圖3、圖4所示：

圖3 地面豎向位移云圖（單位：mm）

圖4 區(qū)間隧道隆起位移云圖（單位：mm）

（3） 施完成后回填土體，地面及車站主體結(jié)構(gòu)變形如圖5、圖6所示：

圖5 地面豎向位移云圖（單位：mm）

圖6 區(qū)間隧道隆起位移云圖（單位：mm）

經(jīng)計算可知，施工雨、污水管，開挖土體后，地應力釋放引起區(qū)間隧道隆起最大值為0.7mm；施工雨、污水期間，引起區(qū)間隧道隆起變形為0.5mm；回填期間對地面和區(qū)間隧道的影響較小。滿足《地鐵保護區(qū)內(nèi)施工作業(yè)對地鐵既有線結(jié)構(gòu)監(jiān)測要求》的相關(guān)要求。

結(jié)合評估指標可知，雨、污水明挖排管施工會對地鐵車站結(jié)構(gòu)、區(qū)間結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形及位移產(chǎn)生一定影響，但引起車站、區(qū)間的結(jié)構(gòu)變形及位移均在允許范圍內(nèi)，最大豎向位移均≤10 mm（包括各種加載和卸載的最終位移量），最大水平位移≤10mm（包括各種加載和卸載的最終位移量）。因此綜合判定雨、污水明挖排管施工對地鐵結(jié)構(gòu)安全不會產(chǎn)生重大影響。

4 結(jié)語

（1）明挖排管施工過程中需加強對既有結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測工作，可在結(jié)構(gòu)內(nèi)布置實時自動化監(jiān)測設(shè)備，以隨時監(jiān)控地鐵安全狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)控信息對設(shè)計參數(shù)及施工方案進行針對性的及時調(diào)整，但城市軌道交通結(jié)構(gòu)的監(jiān)測工作，不得影響城市軌道交通的正常運營。

（2） 明挖排管施工時嚴禁在既有結(jié)構(gòu)上方使用大型動載設(shè)備進行作業(yè)，應注意對地鐵結(jié)構(gòu)的保護，控制地鐵上方及周邊的地面超載，尤其是地面堆土、堆放材料及重型機械設(shè)備行走等，嚴禁將開挖出的土方堆放在既有結(jié)構(gòu)上方以確保既有結(jié)構(gòu)上方超載及周邊10m范圍內(nèi)的堆載不大于20kPa。

（3） 施工時應避免采用振動較大的設(shè)備，其產(chǎn)生的震動對隧道引起的峰值速度應≤2.5cm/s。參考文獻：

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