地铁车站明挖基坑施工对邻近建筑物的影响研究.pdf
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1、972024年1月下 第02期 总第422期工程设计施工与管理China Science&Technology Overview0 引言随着社会的持续发展,城市人口数量的不断增长,原有城市建设的地上空间已愈发紧张,尤其是交通情况。为缓解日益拥堵的地上交通路网,提高城市交通运行能力,开发立体空间,尤其是地下空间,是切实可行的办法。地铁公共交通已逐步成为大城市路网的重要组成部分。明挖法施工简单快捷、成本低,在深基坑工程开挖中,在原已达到应力平衡的地下环境中挖走土方,导致坑内外应力重分布,不仅使基坑围护结构受压力影响发生水平侧移,还会导致基坑周围地表土体及邻近建筑物产生沉降变形。为保证基坑自身稳定性
2、,控制基坑周围土体产生的变形在合理范围内,基于各地不同的工程地况,基坑工程的具体开挖方案有所不同1-7。1 工程概况结合南昌轨道交通 2 号线东延线某地铁车站明挖法施工,采用有限元数值模拟,分析车站在施工过程中支护方式及开挖方式对周边环境建筑物的稳定性影响,选择更加合理安全的支护方式,为相似地层中车站基坑安全开挖保驾护航。车站位于解放东路与东升大道交叉路口,路口西北象限为现状绿地、公司等沿街商铺及多层民宅(地上 1 4层,条形基础);路口东北象限为南昌市幸福渠水域综合整治工程综合住房小区(地上 4、22 层,地下一层,预应力管桩基础),目前已投入使用;路口西南象限目前为沈桥农贸市场(地上 3
3、层,独立基础);路口东南象限为安美驰汽车维修美容中心、诚信汤店、兴隆零售批发超市等沿街商铺、新艺源文化艺术学校及多层民宅(地上 1 3层,条形基础)。车站站台形式为地下二层岛式站台,施工方法为明挖法,站台中心里程 YDK47+202.425,设计起终点里程为YDK47+119.375 YDK47+404.375,全长 285m,总建筑面积 18522.48m2,车站基坑标准段宽 22.7m,整平后地面高程为 19.8m,底板形成后厚度为 0.9m,铺设垫层的厚度为 0.2m,基坑标准段的深度为 17.8m,车站基坑周围较为宽阔,采用明挖法施工,围护结构为地连墙与内支撑相结合的方式,地连墙嵌入岩
4、层,车站结构基坑底部承载力为 180kPa,车站中心处轨面高程 3.5m。车站建成后由 4 个出入口、2 组风亭组成,车站南侧为 1、4 号出入口和 1 号风亭,车站北侧为 2、3 号出入口和 2 号风亭。根据工程地质调查测绘及地貌成因和形态特征,场地地貌为赣抚冲积平原区二级阶地,站点周围大多为商铺和道路及地上和地下管线,地势平坦。根据现场实际情况高程主要分布在 19 21m,高差 2m 左右。结合车站内地层风化严重程度、形成原因、时代及特征,场地岩层主要为填土、第四系全新统冲积层(Q4al)、第四系上更新统冲积层(Q3al)、古近系新余群基岩。本场地未发现采空区、岩溶、地裂缝和有毒、有害气体
5、溢出现等其他不良地质作用;车站不存在崩塌、滑坡等不良地质灾害。车站特殊性岩土为杂填土、粉质黏土和风化泥岩。施工点附近为一般建筑物和重要市政道路,存在数米厚的人工填土,厚度变化较大,主要为工程建设后堆填的砼、砖碎块等,堆填时间 3 年左右,固结效果存在一定差异,基坑施工时应重视,避免坍塌。车站周围岩石较软,遇水情况下会软化,失水情况下会出现崩裂,易风化,岩石中矿物颗粒遇水会膨胀,失去水分易收缩,失水后再吸水会全部松散裂开。根据基坑开挖深度,基底未直接坐落在风化岩上,可不考虑风化岩浸水软化对工程造成的不利影响。本车站场地附近的无地表水体,勘察范围内所有钻孔均见地下水,据地下水含水空间介质和水理、水
6、动力特点收稿日期:2023-07-21作者简介:王帅飞(1990),男,河南洛阳人,工程师,研究方向:地铁、隧道工程监测。地铁车站明挖基坑施工对邻近建筑物的影响研究王帅飞(北京中交桥宇科技有限公司,北京 100020)摘要:结合南昌某地铁车站工程现场实际情况,研究地铁车站明挖法施工基坑开挖全过程及不同支护方式对影响范围内周边邻近建筑物稳定性的影响,采用有限差分软件对车站基坑开挖全过程及建筑物位移变化进行数值模拟及分析对比。选取更加合理的车站基坑开挖支护方式,确保基坑开挖全过程的安全性,减少基坑开挖对周边环境邻近建筑物的影响,保证邻近建筑物的安全。车站明挖施工的顺利完成,各项参数与数值模拟结果吻
7、合,以期指导类似地铁车站工程的安全施工。关键词:地铁车站;明挖基坑;数值模拟;邻近建筑物中图分类号:U231.3 文献标识码:B 文章编号:1671-2064(2024)02-0097-03982024年1月下 第02期 总第422期工程设计施工与管理China Science&Technology Overview情况和赋存情况,车站周围地下水可分为上层滞水、孔隙水、裂隙水 3 种情况。另在 MBEZ3-DSDD-011 钻孔布置抽水试验,同时整理了所有钻孔的实测地下水位。(1)上层滞水。在填土层中,受雨水渗入与城区下水管的渗漏补给。水位受环境影响较大,没有连续的水位面,水量通常较小,一般地
8、下水位埋深为 0.65 1.55m,到雨季降雨较多,水位能与地面相平。(2)孔隙水。含水层结构较为简单,上部多为黏性土层,厚度为1.65 7.23m,透水性弱,垂直渗透系数约为0.002 0.041m/d 左右。下部一般为沙砾石层,一般地下水位埋深较大,含水层厚度为 15.88 20.71m,含水层综合渗透系数为 61 71m/d,透水性强。一般年变幅为2.1 2.9m,抚河、赣江及外围含水层地下水的侧向补给是地下水的主要来源。(3)裂隙水。基岩风化网带状裂隙水与松散岩类孔隙水混合类型主要受风化节理裂隙和构造节理裂隙控制,节理裂隙多为闭合状,一般情况下富水性差,渗透系数为0.22 0.41m/
9、d。一般上覆孔隙水与本层地下水会存在一定水力联系,二者之间没有统一的地下水位面,一般存在互补关系。受到岩性变化影响,局部为中风化泥质岩,构造、节理发育,一般存在溶蚀情况,地下水的相对富集地带一般在碎屑岩层中。现有资料及工程经验均表明,岩性、胶结物和构造发育情况是影响构造裂隙溶隙水富水区分布的主要因素,水量较为匮乏。根据岩土工程勘察规范(GB50021-2001)规定及试验结果判断:混凝土结构、钢筋混凝土中的钢筋均受到勘察区段内地下水的微腐蚀。本车站在勘察过程中雨水量较大,工期较为紧张,测得的稳定地下水位与施工期的水位会有一定的误差,车站基坑在开挖的时候应予以考虑。2 模型建立及参数选取车站深基
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