基坑工程对邻近地铁隧道影响的分析与对策

h/m 1.7 1.4 3.4 10.00 3.0 9.0 7.0 5.0 7.0 15.00
(2) 遵循时空效应原理的设计开挖工况 整个工 程土方开挖及基础底板浇筑结合建筑单体的分布划分 分区挖除土方 且各 为 10 个区 图 3 中虚线所示 区土方的开挖分段进行 每段开挖至基底标高后及时 浇筑素混凝土垫层 待该区浇筑基础底板后 方可进 入下一块土方和基础底板的施工 邻近地铁侧 50 m 范围的分区留待最后挖除 地 铁侧开挖工况如图 5 所示 基坑周边设置一定宽度的 放坡平台 先放坡盆式开挖至基底 浇筑已开挖至基 底标高区域的基础底板 待已浇筑基础底板达到设计 强度之后开槽架设钢斜坡撑 周边留土采用抽条 分 块的方式挖除 并及时分块浇筑基础底板 分块长度 限制在 20 m 之内 以控制开挖阶段基坑围护结构变 形 基坑隆起及对周边环境的影响
WANG Wei-dong SHEN Jian WENG Qi-ping WU Jiang-bin
East China Architecture Design Institute, Shanghai 200002, China
Abstract: The minimum distance between the east side of retaining structures of Daning Commercial Center and tunnel is just 5.45 m, technical measures were introduced to control the deformation of tunnel liner such as basin excavation combined with inclined steel strut to replace large-area strut, the reinforcement inside the foundation pit adjacent to tunnels by soil-cement mixed piles and designed excavation steps based on time-space effect. Since the control of deformation was the main purpose of the design in this project, 3D continuous FEM method was used to analyze the environmental effect due to excavation, and the modified Cambridge clay model was used to simulate soils. At the meantime, the effectiveness of interval excavation was indicated by different calculation plans and the calculated results provided valuable reference to design and construction. Key words: foundation pit adjacent to tunnel; environmental effect; 3D continuous FEM method; MCC model; inclined steel strut; time-space effect
可由三轴压缩试验整理得到的 q–p 曲线获得 对于正 常压密粘土 可取 M 6sinφ/(3–sinφ) λ 和 κ 通过压缩 回弹试验获得 λ 和 κ 是等应力比的正常压缩曲线与 等应力比的回弹曲线在 e–lnp 平面上的斜率 见图 2 由于压缩指数 Cc 及膨胀指数 Cs 分别是正常压缩 曲线与回弹曲线在 e–lnp 平面上的斜率 因此 λ κ 可以分别和 Cc Cs 联系起来 即 (2) λ = C C ln10 ≈ C C 2.303
─────── 收稿日期 2006–05–22
增刊
王卫东
等. 基坑工程对邻近地铁隧道影响的分析与对策
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和软土卸荷模量的概念 建立基坑隆起变形计算模型 推导了基坑工程底部已运行隧道上抬变形的计算公 式 能够预测基坑底部隧道的上抬变形 分析基坑开挖引起的环境效应时多采用连续介质 有限元方法 该方法将基坑围护结构 周边一定影响 范围内的土体以及某些重要建 构 筑物作为整体进 行分析 以开挖面上土体地应力的释放作为开挖阶段 的荷载 并以单元的“生死”模拟土体的开挖以及支撑 的施工 为简化分析 一般多选取围护结构的几个典型剖 面按平面应变问题近似计算 一个动态的施工过程 点如下 但是 基坑开挖不仅是 其优 而且是一个空间问题 采用三
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总体设计方案
综合考虑基地周边环境保护要求 基坑面积 开 挖深度以及经济性等因素 本工程采用了重力坝和排 桩结合坑内钢斜撑的多种组合支护形式 其中重力坝 主要应用பைடு நூலகம்基坑开挖深度 6.2 7 m 以及周边环境保 护要求相对宽松的西南侧 排桩结合钢斜撑体系主要 应用在环境保护要求极高的东侧地铁隧道侧 以及开 挖深度相对较深 7 8 m 的北侧和西北侧 东侧紧邻本基坑工程的重点保护对象地铁一号线 北延伸段区间隧道 因此设计中针对该侧采取了一系 列的技术对策 以确保基坑施工过程中地铁隧道的安 全和正常运营 (1) 采用经济 合理且刚度大的支护体系 围护 体采用具有较大抗侧刚度的 φ 850@1050 钻孔灌注桩 坑内设一道 φ 609×16 钢管斜坡撑代替大面积的支撑 斜坡撑平面布置如图 4 所示
0
引
言 1
1.1
随着城市建设的发展 常会出现基坑工程位于已 运行的地铁区间隧道之上或之侧这一新问题 如上海 市黄浦区新金桥广场基坑工程[1]位于已运营的地铁一 号线隧道上方 坑底距离隧道顶仅 4 m 又如本文中 的大宁商业中心基坑工程 其东侧紧邻已运营的地铁 一号线北延伸段区间隧道 隧道外边线与围护桩的水 平距离 5.45 9.2 m 邻近地铁的基坑工程施工必然会 对已有隧道造成一定的影响 由于已运营的地铁车辆 对隧道的变形极为敏感 地铁隧道对变形要求极为严 格 上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行 规定要求 一般情况下 隧道最大位移不能超过 20 mm 隧道回弹变形不超过 15 mm 隧道变形曲率半 径必须大于 15000 m 相对弯曲不大于 1/2500 因此 此类基坑工程的设计 环境保护和变形控制尤为重要
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工程概况
上海市闸北区大宁商业中心位于大宁路以南 共 和新路南北高架路以西 基坑开挖面积约 44365 m2 开挖深度基坑东侧为 6 6.7 m 其它侧为 6.2 8 m 周边环境如图 3 所示 场地周边存在较多的多层建筑 与地下管线 且基坑东侧有南北走向的地铁一号线北
(1)
图 1 修正剑桥模型的屈服轨迹 Fig. 1 The yield line of modified Cambridge clay model
第 28 卷 2006 年
增刊 11 月
岩
土
工 程
学 报
Chinese Journal of Geotechnical Engineering
Vol.28 Supp. Nov., 2006
基坑工程对邻近地铁隧道影响的分析与对策
王卫东 沈 健 翁其平 吴江斌
华东建筑设计研究院有限公司 上海 200002
土搅拌桩加固和遵循时空效应原理的设计开挖工况等
同时采取了不同计算方案对比分析了 钢管斜坡撑 时空效应
采用抽条开挖的有效性 为设计和施工提供了有益的参考 关键词 地铁隧道侧基坑工程 环境效应 三维连续介质有限元方法 中图分类号 TU470 地基基础的设计与理论分析 文献标识码 A 文章编号
修正剑桥模型
1000–4548(2006)S0–1340–06
作者简介 王卫东(1969– ) 男 博士 高级工程师 一级注册结构工程师 从事地下工程 深基坑工程 高层建筑
Analysis and countermeasures of influence of excavation on adjacent tunnels
修正剑桥模型主要包含三个参数 p–q 平面上破 坏线斜率 M 见图 1 压缩指数 λ 和回弹指数 κ M
图 3 建设场地总平面图 Fig. 3 Overall plan of construction area
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2006 年
延伸段区间隧道 隧道顶部埋深 11.8 m 该侧围护体 与地铁隧道的最小净距仅为 5.45 m 地铁控制范围内 的保护要求极高 对水平变形和沉降等控制要求十分 严格 工程建设场地基坑围护设计参数如表 1 所示
表 1 土层物理力学性质表 土 层 -1 -3 -1 -2 -1 -2 -4 -1 Table 1 Mechanical parameters of soils ϕ γ c μ Cc Cs /(kN·m 3) /kPa /( ) 18 1 22 0.32 0.193 0.009 18.4 18 18 0.35 0.233 0.015 18.4 6 28 0.35 0.256 0.014 16.9 12 10 0.40 0.293 0.019 18.2 6 31 0.40 0.279 0.023 17.9 20 16 0.35 0.268 0.013 17.9 5 32 0.35 0.235 0.012 18.5 34 19 0.35 0.209 0.011 19.7 34 19 0.35 0.189 0.010 18.9 4 33 0.30 0.158 0.007
计算分析方法
分析方法比较
常规支护结构设计一般采用规范推荐的平面竖向 弹性地基梁法[2-3]及三维弹性地基板法 这两种方法均 可模拟实际施工工况并计算挡土结构与支撑体系的内 力与变形 三维方法还可考虑围护结构的空间效应 但当环境保护成为设计中的控制因素时 这两种计算 方法由于在计算模型中无法考虑基坑周边的重要建 构 筑物 不能直接计算对周边环境的影响 因此 在分析基坑开挖的环境效应时存在一定的局限性 刘国彬等[4]结合软土基坑隆起变形的残余应力法