紧邻地铁车站超深基坑变形控制及实例分析.pdf
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1、 :紧邻地铁车站超深基坑变形控制及实例分析收稿日期:作者简介:苏子将(),男,硕士,高级工程师,从事轨道交通工作苏子将,陈俊驰,刘波(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 ;中电建重庆勘测设计研究院有限公司,重庆 )摘要:某轨道交通骡马市站为四线交叉车站,新建两线车站的基坑对既有两线车站开挖的影响较大,必须保证既有线的安全运营,确保既有结构不破坏。该工程基坑开挖过程中严格控制施工步序,采用信息化施工,新建基坑开挖对既有车站变形的控制效果总体良好,既有结构及轨道沉降均未超出目标控制值,监测结果表明,既有线轨道最大沉降约 ,成功实现了既有线变形控制的目标。关键词:超深基坑;既有线变形
2、;影响分析;自动化监测中图分类号:文献标识码:文章编号:()研究背景随着经济的快速发展和城市化进程的加速,我国正处于以城市轨道交通建设为主体的地下空间大规模开发时期,大规模建设必然造成线路交叉甚至多条线交叉;而临近既有线或与既有线交叉时不可避免地面临保护轨道交通线路正常运营的困难 ,对深基坑支护也提出了更高的要求 。本文以临近既有车站的某轨道交通车站超深基坑为依托,对基坑开挖引起既有地铁车站的变形特性进行分析研究。该超深基坑与既有车站近距离、全车站平行,施工难度和风险极大,通过开挖方案设计、支撑系统加强、降水止水结合和综合利用各种既有线沉降控制措施,成功实现了基坑开挖期间既有线的安全运营,同时
3、为国内与既有线平行布置的超深轨道交通车站基坑提供了工程实例的支撑,可供借鉴和参考。工程概况及开挖方案 工程概况某新建轨道交通 号线骡马市站为地下 层、双柱三跨岛式换乘车站,南北向布置;新建 号线车站为地下 层,东西向布置;既有 号线为地下 层双柱岛式车站,南北向布置,既有 号线东西向布置。新建 号线车站明挖基坑长 ,宽 ,深约 ,围护结构采用钻孔桩 内支撑方案,降排水采用坑外管井降水结合坑内明排方案;新建 号线车站主体基坑长 ,宽 ,深约 。号线车站与既有号线车站平行布置,且车站基坑距离既有号线车站侧墙距离仅 。车站平面及立面关系详见图 ,图 。场地地层自上而下依次为:填土、粉质黏土、粉细砂、
4、稍密密实卵石,强中风化泥岩;其中基坑底位于中风化泥岩层中,既有车站结构底板位于卵石层及粉细砂层,地下水位主要为卵石层中潜水,水位埋深为地面下 。?工程重难点及应对措施既有 号线车站底板埋深约 ,侧壁土层为填土、粉质黏土、稍密中密卵石层,且底板下部分区域存在约 粉细砂层,超深超近距离基坑的开挖对既有线沉降影响非常敏感;新建车站基坑深度约 ,深于既有车站底板约 ,且既有线基坑底约 范围内的泥岩具有遇水软化、崩解,强度急剧降低,属软质岩、弱膨胀岩。因 号线车站已投入运营,如果施工不当,就可能引起既有车站的结构破第 卷 第 期年 月山西建筑 坏、过大沉降或不均匀沉降,甚至影响既有线的安全运营。为保证既
5、有线结构安全及变形满足要求,施工时采取多项措施:基坑开挖前对既有 号线车站两侧对称、阶梯式管井降水,且根据地质情况尤其是粉细砂层进行一井一设计,基坑与既有车站之间的土层采取预注浆;基坑开挖按照要求分部开挖,及时施作支护措施,对既有车站底板下粉细砂层采取跟踪注浆;由于风化岩层遇水软化、具有膨胀性,且地层中存在基岩裂隙水,因此各工序需紧凑施工;同时对既有车站及区间采用自动化 监测,监测布点以倍基坑深度范围作为重点监测区域,并对监测数据及时统计分析。支护方案根据新建车站与既有线车站的相对关系以及计算结果,支护方案采用桩 支撑围护结构形式;为加强支撑体系的水平向刚度,有效减小既有线基底标高位置、土岩交
6、界面位置的侧向变形,第一、三、五道支撑采用混凝土支撑,其余四道支撑采用钢支撑结构,并在中部设置钢格构立柱。开挖方案土方开挖遵循水平分段、竖向分层,台阶式、快速开挖、快速支撑、随挖随撑、严禁超挖的原则,充分利用“时空效应”,减小变形量(见图 )。?新建基坑开挖采用纵向分段、竖向分层 垂直开挖方案,分流水段进行作业。具体开挖方案为:号线由北向南分层逐步开挖施工并及时施作钢支撑与混凝土支撑;当不能利用马道出土后,号线土方采用电抓斗进行垂直土方开挖,形成台阶开挖,由南北向中部开挖,基坑开挖至基坑垫层以上 时,进行基础验收并人工开挖至设计标高。既有线变形控制 既有线结构调查施工前对既有线的现状进行检测评
7、估,既有线结构顶、底板及侧墙未出现裂缝,结构混凝土强度及浇筑质量均正常。数值模拟计算分析 计算模型为预测 号线开挖对既有 号线车站结构的变形,运用 软件,建立三维地层 结构整体模型计算基坑开挖工况,计算模型如图 所示。?基坑开挖数值分析结果基坑开挖施工时既有线结构沉降云图如图 所示,结构沉降最大值约为 。?降水工况数值分析结果运用 软件计算降水工况下渗流场变化造成的土体变形。降水施工对既有车站结构影响以沉降变形为主,既有线结构沉降云图如图 所示,既有线结构沉降约 。?综合考虑基坑开挖,降水施工对既有线结构沉降分析,既有线结构沉降为 。变形控制指标根据 城市轨道交通结构安全保护技术规范 及 城市
8、轨道交通工程监测技术规范,本工程施工期间既有线控制指标如表 所示。表 城市轨道交通既有线监测技术指标监测项目监测项目控制值(累计值)变形速率()既有线竖向位移 轨行区水平位移 道床左右差异沉降道床纵向差异沉降既有线站厅层竖向位移 既有线沉降变形控制关键技术既有线的变形控制技术为一个动态控制过程,从前期的既有线监测到最终的使用完成均包含在既有线的沉降控制范围之内。第 卷 第 期年 月山西建筑 降水方案设计本工程既有车站基坑距离新建车站的基坑约为 ,降水对既有结构影响主要为地层中水位下降引起有效应力增加,从而引起的地层沉降,以及降水施工时由于卵石层中填充砂及粉细砂层流失导致的沉降,另外因既有线两侧
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