引 言 Oe Q[-e
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北京地铁10号线劲松站至终点站区间隧道周围条件极为复杂,尤其是要近距离穿越几栋居民楼,最高的有16层、最低的有3层,在复杂的地质条件下施工必须确保居民楼的绝对安全,而且做到施工期间不扰民,因此,安全保障措施必须绝对可靠,决定对靠近居民楼的区间隧道采用人工挖孔桩加固,以下就几种加固方案的加固效果进行研究,选取最优加固方案。 >g$iO`2
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1 工程概况 }ILBX4c
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1.1工程地质及水文地质条件 "0 9v6Tx
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该区间隧道穿越地段地表主要为东三环东侧辅道路面,沿线的建筑物主要有农光里小区(3栋永6,1栋永3)、内燃机厂农光里宿舍(1栋永6,1栋永5,1栋永15)、龙辉大厦(永16),高层建筑距地铁最近距离为4.3ｍ～6.55ｍ,受地铁影响大。区间线路均在第四纪地层中穿过,隧道顶部覆土厚度为13ｍ～17ｍ。 ^]o
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该区间主要由人工堆积层、第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚世冲洪积层组成。区间线路均在第四纪地层中穿过,隧道洞身主要穿过地层为中粗砂、粉质粘土、粉土、粉细中砂。 ew\:&"@2]w
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勘测深度范围内测量到三层地下水,第一层为上层滞水,水位埋深5.7ｍ;第二层为潜水,水位埋深11.8ｍ～13.0ｍ;第三层为层间潜水,水位埋深19.7ｍ～21.8ｍ。 }1 O"?6
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1.2 周围环境状况 o(tJc}Mh+(
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劲终区间靠近居民楼段隧道为一大跨隧道和小段面隧道两条隧道,其中居民楼在大段面隧道一侧,小段面隧道施工采用台阶法,大段面隧道采用双侧壁导坑法施工。典型段面开挖宽度为14.428ｍ,开挖高度为9.18ｍ,支护形式为复合式衬砌。 iQO 4IT
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2 区间隧道施工对楼群的不利影响 `+Nv =vk
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由于暗挖隧道开挖跨度达14ｍ,覆土仅为1倍洞径左右(13ｍ～17ｍ),上覆地层难以形成承载拱,上覆土柱荷载较大。 y( DT ^>0
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区间隧道施工对高层居民楼安全是不利的,主要表现在[1]: G ]h
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1) 区间隧道跨度大,采用双侧壁导坑法施工[1],施工步骤多加之需降水,造成对楼房基础地层的多次扰动,如没有稳妥可靠的技术措施保证,叠加后可能产生超量的不均匀沉降,给楼房的安全带来致命的危害。2)区间隧道,在初支施工过程中随着开挖在楼房静载作用下土层应力释放,引起的土体水平位移,使楼房基础产生不均匀沉降[3]。 g%J\YRo
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3 加固方案 Z(q]rX5"
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为了控制开挖引起的地表沉降,避免对附近的居民楼造成影响,决定采取以下三种方案进行加固,为了研究各方案的加固效果,决定采用有限元进行模拟,找出最佳加固方案,并提出建议。 o}=*E
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1)在靠近房屋一侧施作直径0.8ｍ,间距1.2ｍ的隔离桩。2)在靠近房屋一侧施作直径1ｍ,间距1.2ｍ的隔离桩。3)在靠近房屋一侧施作直径1ｍ,间距1.2ｍ的隔离桩,并对左右线隧道之间的土体进行注浆加固改良(水泥浆或水泥砂浆),同时对靠近住宅一侧的土体进行注浆加固改良。 {`):X _$T
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4 加固方案的数值模拟 fgqCX:SWz
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4.1 计算模型 ]EK(k7nH
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采用平面三角形单元,隔离桩用梁单元模拟,其他均采用实体单元进行模拟,小导管加固地层,加固厚度取20ｃｍ,地面活载和房屋荷载均取20ｋＮ,计算范围两边均取两隧道最外侧距离的3倍,隧道底部取隧道高度的5倍距离,拱顶以上取到地表。加固挖孔桩位置在右侧隧道边墙外3.5ｍ处,桩长取隧道底部以下3.5ｍ,房屋位置设想隧道边墙外4ｍ处。采用同济曙光有限元计算软件进行分析。计算参数取值如表1所示。 o LkzLJ
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4.2 计算结果 4Q!%16
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计算时先采用台阶法开挖右洞,然后采用双侧壁导坑法开挖左洞。共设6个开挖步,15个增量步。 f
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4.3 结果分析 f@`|2w G
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1)不加固 B9,39rG/7+
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从计算结果可以得出,加固前房屋所处位置处地表位移(节点113,357,770,1174,1415,1697)竖直位移最大值为-30.2ｍｍ(节点1174),最小值为-19.5ｍｍ(节点113),高差为10.7ｍｍ,平均值为-25.6ｍｍ,最大水平位移为16ｍｍ(节点113),楼房前点竖直位移超过了30ｍｍ,产生了不均匀沉降,可能危及楼房安全,因此需要加固。 GLIY !BU<C
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2)(0.8×1.2)ｍ桩加固和边墙同时加固 F ;_c x
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从计算结果可以得出,加固后房屋所处位置处地表位移(节点314,812,1378,1948,2397,2809)竖直位移最大值为-30.6ｍｍ(节点1948),最小值为-9.8ｍｍ(节点314),高差为20.8ｍｍ,平均值为-24.77ｍｍ,最大水平位移为12.2ｍｍ(节点314),从节点位移可以看出加固后,地表沉降值稍有增大,水平位移增大到12.2ｍｍ。但房屋所处位置沉降曲线比较缓和,沉降比较均匀。 $%$zZJ@/
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