摘　要:结合工程实例,采用现场监测和数值计算的方法对九沙大道5号箱涵基坑开挖施工进行了分析研究,结果表明:数值计算和现场监测两者比较吻合,同时隧道结构现场监测竖向位移最大1. 49mm,收敛变形最大1. 80mm,研究结果对类似工程实践具有指导意义。

关键词:基坑开挖,地铁隧道,有限元,现场监测

 

      随着地铁建设的迅速发展,常常在地铁隧道上方或者附近开发物业群,建设高层建筑和超高层建筑,这就带来基坑开挖卸荷对盾构隧道的影响,势必要求设计中预测基坑坑底土体回弹量,采取控制回弹措施,加强对盾构隧道结构的监控量测,做出应急预案。

      杭州市地铁建设管理为保障地铁建设顺利进行,针对杭州地区推出了《杭州市地铁建设管理暂行办法》,上海市也推出了《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》。可见,地铁部门对地铁建设的环境效应问题引起重视。

      本文针对九沙大道5号箱涵基坑开挖施工项目,采用现场监测和数值计算的两种手段研究分析了基坑开挖对地铁隧道的影响。

 

      九沙大道5号箱涵位于老杭海路和久盛路交叉口及其之间,九堡镇政府附近。箱涵下方有一杭州地铁九堡东站至杭州地铁1号线九堡站7号, 8号双向盾构(隧道)横穿,该箱涵所处土层基本为④亚粘土层,箱涵净宽约11. 50 m(跨径为2×5 m),箱涵高4. 0 m;呈“一”字形布置。5号箱涵与地铁隧道净距为8. 2 m。

      箱涵基坑全部为大开挖施工。土方开挖深度约5. 4 m,坡度为1∶1。施工时采用深井降水方式进行降水,深井布设在基坑顶的位置(坑边两侧),单侧纵向间距10 m,呈双向梅花形布置。全线共布置12个深井;深井深度为12 m。

      根据区域地质资料,拟建场地表层主要为钱塘江冲海积平原的河漫滩相沉积,中部为海陆相交互沉积的粘性土层,下部为古钱塘江河床相沉积物。根据勘察揭露,可将场地岩土层自上而下分为5大层8亚层,自上而下描述如下:    素填土;④亚粘土; (四)_-1亚砂土; (四)_-2亚砂土; (四)_-3亚砂土;   _-1粉砂;   _-2亚粘土;   _-1淤泥质亚粘土。本场地存在两层地下水,上部为潜水,潜水埋藏较深, 主要赋存于场地内的填土、砂性土层中,下部为承压水,主要赋存于场地中的圆砾层中。

 

      采用SL-2收敛计和精密水准仪分别对隧道结构的收敛变形和隧道沉降进行了监测点的布置,如图1,图2所示。监测报警值如表1所示。

      根据监测方案,本次数值计算采用岩土专业有限元软件建立计算模型,如图3所示。土体服从理想弹塑性M-C屈服准则,盾构结构采用Plate单元模拟,为线弹性模型。假定地表和各土层均成层匀质水平分布,忽略土体固结和坑内工程桩等因素对盾构回弹的影响。模型侧面和底面为位移边界,侧面限制水平位移,底面限制垂直位移,上边界是地表,为自由面。

      隧道结构收敛变形监测结果如图4所示,隧道竖向沉降监测和计算结果的对比如图5所示,两者比较吻合。可以看出,箱涵周围基坑开挖卸荷造成的盾构回弹位移和收敛变形均较小;盾构竖向位移最大1. 49 mm,收敛变形最大1. 80 mm,两者均满足《杭州市地铁建设管理暂行办法》的要求。可见,在保证盾构结构安全的前提下顺利完成了基坑开挖、箱涵敷设以及回填土的施工。