淺談地鐵車站修建對(duì)臨近橋梁樁基的影響

王長(zhǎng)寧

(南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司, 江蘇南京 210022)

淺談地鐵車站修建對(duì)臨近橋梁樁基的影響

王長(zhǎng)寧

(南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司, 江蘇南京 210022)

為了能夠減小地鐵車站基坑開挖對(duì)橋梁樁基的影響，便于進(jìn)行車站基坑影響管線的改移，某地鐵車站采用了逆作板+蓋板的方式進(jìn)行基坑開挖及車站施作，采用了數(shù)值計(jì)算的方法分析了逆作板+蓋板的方式進(jìn)行基坑開挖對(duì)橋梁樁基的影響，結(jié)果表明逆作板+蓋板的方法對(duì)既有橋梁樁基影響小，并有利于地面交通疏解及管線改移，可作為類似工程的參考。

地鐵車站； 橋梁樁基； 逆作板； 蓋板； 模型； 計(jì)算

近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，地表空間利用緊張及地面交通擁堵等問題越來(lái)越明顯，為了解決交通擁堵問題，國(guó)內(nèi)各大城市開始了地鐵修建，地鐵在城區(qū)穿越，將會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。目前，有大量學(xué)者對(duì)地鐵修建對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響進(jìn)行了研究，其研究成果主要集中于地鐵區(qū)間下穿建筑物時(shí)對(duì)地表建筑物及對(duì)環(huán)境的影響[1-8]。楊廣武[9]等以北京地鐵7號(hào)線雙線隧道近距離穿越雙井橋工程為例，采用FLAC3D三維數(shù)值模擬軟件分析了地鐵雙線隧道在開挖和支護(hù)過程中，鄰近樁基內(nèi)力與變形的變化規(guī)律，鄭熹光[10]等采用數(shù)值方法研究了城市盾構(gòu)隧道施工對(duì)鄰近橋梁?jiǎn)螛丁蓸?、四樁基礎(chǔ)的應(yīng)力與位移的影響規(guī)律，吳賢國(guó)[11]等分析了地鐵施工鄰近橋梁安全風(fēng)險(xiǎn)管理流程，構(gòu)建地鐵施工鄰近橋梁安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系。

在某城市的地鐵修建中遇到了地鐵車站靠近橋梁樁基的情況，筆者采用數(shù)值計(jì)算的方法分析研究了逆作板+蓋板施工方法進(jìn)行基坑開挖對(duì)橋梁樁基的影響。

1 工程概況

某地鐵車站修建過程中靠近周邊高架橋橋梁樁基，同時(shí)由于需要滿足地下管線占用地下空間的需要，在設(shè)計(jì)中采用了逆作板結(jié)合蓋板的方式進(jìn)行施作，將地下管線調(diào)向逆作板區(qū)域上方通過。逆作板、蓋板區(qū)域及橋梁樁基與地鐵車站的關(guān)系如圖1、圖2所示。

圖1 逆作板、蓋板區(qū)域及橋梁樁基平面

圖2 逆作板及蓋板區(qū)域縱剖面

2 數(shù)值計(jì)算

2.1 模型建立

利用FLAC 3D建立了地鐵車站逆作板區(qū)域的二維模型。模型中樁基數(shù)量取橫斷面內(nèi)的樁基數(shù)3，樁基長(zhǎng)度為50 m，樁基利用FLAC 3D中的樁單元模擬，車站左側(cè)樁基距車站14 m，右側(cè)樁基距車站17 m。根據(jù)《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》確定橋墩所受外力。計(jì)算模型尺寸為：225 m×1 m×76 m，共建立了11 916個(gè)網(wǎng)格單元，計(jì)算模型見圖3。

圖3 計(jì)算模型

2.2 計(jì)算參數(shù)

數(shù)值模擬中，橋梁部分只建立了橋梁的墩臺(tái)，橋梁提供的外力通過計(jì)算之后施加在橋梁墩臺(tái)上。

橋墩所受外力計(jì)算如下：高架橋跨31 m，橋面寬度取20 m，雙向4車道，荷載折減系數(shù)為0.67，橋梁跨高取1.5 m。根據(jù)《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》可知：

橋梁所受均布荷載為31×10.5×5×0.67=872.34 kN。

橋梁所受集中荷載值為(180+4×26)×0.67=761.12 kN。

橋梁自重為20×31×1.5×25=23250 kN。

實(shí)際工程中總共有樁基15根，每根樁基受力為(23250+872.34+761.12)/15=1658.89 kN，計(jì)算斷面總共有樁基3根。橋梁樁基直徑1.2 m。因此，外部施加應(yīng)力為(1658.89×3)/4.52=1.1 MPa。計(jì)算中采用的土層參數(shù)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乜眻?bào)告確定，具體參數(shù)見表1。

表1 計(jì)算參數(shù)

2.3 計(jì)算步驟

數(shù)值計(jì)算過程中首先進(jìn)行自重計(jì)算，模擬原始地層固結(jié)沉降。固結(jié)完成后進(jìn)行地下連續(xù)墻及格構(gòu)柱施作，而后進(jìn)行車站結(jié)構(gòu)施作。主要步驟為(1)開挖上覆土，逆作板施作；(2)上覆土回填；(3)開挖第一道橫撐以上部分土，施作第一道橫撐；(4)開挖第二道橫撐以上部分土，施作第二道橫撐；(5)開挖至基坑底部；(6)施作底板；(7)拆除第二道橫撐；(8)施作中板；(9)拆除上橫撐。蓋板區(qū)域計(jì)算過程與上述步驟類似。

3 計(jì)算結(jié)果

3.1 逆作板區(qū)域計(jì)算結(jié)果

計(jì)算過程中對(duì)橋梁承臺(tái)沉降量、橋梁樁基沉降量及樁基的側(cè)向位移進(jìn)行了監(jiān)測(cè)(圖4～圖6)。

(a) 車站左側(cè)橋梁承臺(tái)沉降

(b) 車站右側(cè)橋梁承臺(tái)圖4 逆作板區(qū)域橋梁承臺(tái)沉降

(a) 車站左側(cè)橋梁樁基沉降

(b) 車站右側(cè)橋梁樁基沉降圖5 逆作板區(qū)域橋梁樁基沉降

圖4表明了車站左右兩側(cè)橋梁承臺(tái)沉降約為8.71 mm，且橋墩沉降較為均勻橋墩左右沉降差很小，不會(huì)出現(xiàn)橋梁傾覆。

圖5表明橋梁樁基在埋深小于15 m部分沉降存在一定的離散性(沉降最小值8.63 mm，沉降最大值8.88 mm)，埋深大于15 m部分沉降基本穩(wěn)定于8.71 mm，這是由于數(shù)值模擬中車站主體結(jié)構(gòu)埋深約為15.83 m，在車站主體結(jié)構(gòu)影響下，橋梁樁基產(chǎn)生不均勻沉降。

(a) 左側(cè)橋梁樁基側(cè)移

(b) 右側(cè)橋梁樁基側(cè)移

圖6表明，橋梁樁基側(cè)移較小，最大值僅為0.84 mm，且車站兩側(cè)橋梁樁基側(cè)移均趨向于車站呈現(xiàn)兩頭小中間大的趨勢(shì)，最大側(cè)移出現(xiàn)在車站主體下方5 m(樁基埋深20 m)的位置。這是由于施作逆作板并將上方土體回填后將對(duì)埋深較淺處樁基位移空間產(chǎn)生一定的約束效果。

3.2 蓋板區(qū)域計(jì)算結(jié)果

計(jì)算過程中對(duì)橋梁承臺(tái)沉降量、橋梁樁基沉降量及樁基的側(cè)向位移進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，見圖7～圖9。

圖7表明了車站左右兩側(cè)橋梁墩臺(tái)沉降約為8.17 mm，且橋墩沉降較為均勻橋墩左右沉降差很小，不會(huì)出現(xiàn)橋梁傾覆。

圖8表明橋梁樁基在埋深小于15 m部分沉降存在一定的離散性(沉降最小值8 mm，沉降最大值8.26 mm)，埋深大于15 m部分沉降基本穩(wěn)定于8.17 mm，這是由于數(shù)值模擬中車站主體結(jié)構(gòu)埋深約為15.83 m，在車站主體結(jié)構(gòu)影響下，橋梁樁基產(chǎn)生小量不均勻沉降。

(a) 車站左側(cè)橋梁承臺(tái)沉降

(b) 車站右側(cè)橋梁承臺(tái)圖7 蓋板區(qū)域橋梁承臺(tái)沉降

(a) 車站左側(cè)橋梁樁基沉降

(b) 車站右側(cè)橋梁樁基沉降圖8 蓋板區(qū)域橋梁樁基沉降

圖9表明，橋梁樁基側(cè)移較小，最大值僅為0.66 mm，且車站兩側(cè)橋梁樁基側(cè)移均趨向于車站呈現(xiàn)兩頭小中間大的趨勢(shì)，最大側(cè)移出現(xiàn)在車站主體下方5 m(樁基埋深20 m)的位置。這是由于施作蓋板將對(duì)埋深較淺處樁基位移空間產(chǎn)生一定的約束效果，從而使得樁基側(cè)移出現(xiàn)兩頭小中間大的結(jié)果。

5 結(jié)論

(1)蓋板及逆作板的施作可以有效控制橋墩、橋梁承臺(tái)、橋梁樁基的沉降。

(a) 左側(cè)橋梁樁基側(cè)移

(b) 右側(cè)橋梁樁基側(cè)移

(2)地鐵車站開挖過程中進(jìn)行逆作板及蓋板施作對(duì)橋梁承臺(tái)及樁基側(cè)向位移較小，同時(shí)蓋板及逆作板的施作對(duì)橋梁承臺(tái)、樁基的側(cè)向位移均較小。

[1] 周正宇. 地鐵鄰近既有橋梁施工影響分析及主動(dòng)防護(hù)研究[D].北京交通大學(xué),2012.

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注冊(cè)建造師管理新規(guī)征求意見(一)

為落實(shí)國(guó)務(wù)院行政審批制度改革要求、進(jìn)一步規(guī)范注冊(cè)建造師管理，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部對(duì)已執(zhí)行10年的《注冊(cè)建造師管理規(guī)定》(建設(shè)部令第153號(hào))進(jìn)行了修訂。近日，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部將修訂后的《注冊(cè)建造師管理規(guī)定》(以下簡(jiǎn)稱“規(guī)定”)公開征求意見。

規(guī)定共有7章49條。根據(jù)規(guī)定，未取得注冊(cè)證書的建造師，不得擔(dān)任建設(shè)工程項(xiàng)目的施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人，不得以注冊(cè)建造師的名義從事相關(guān)活動(dòng)。國(guó)務(wù)院住房城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門對(duì)全國(guó)注冊(cè)建造師的注冊(cè)、執(zhí)業(yè)活動(dòng)實(shí)施統(tǒng)一監(jiān)督管理。

在“注冊(cè)”章節(jié)中，規(guī)定明確，注冊(cè)建造師實(shí)行注冊(cè)執(zhí)業(yè)管理制度，注冊(cè)建造師分為一級(jí)注冊(cè)建造師和二級(jí)注冊(cè)建造師。申請(qǐng)初始注冊(cè)時(shí)，建造師要具備“受聘且只受聘于一個(gè)單位”等條件。

取得一級(jí)建造師資格證書并受聘于一個(gè)從事工程建設(shè)單位的人員，通過聘用單位向國(guó)務(wù)院住房城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門提出注冊(cè)申請(qǐng)；也可以向聘用單位工商注冊(cè)所在地的省、自治區(qū)、直轄市人民政府住房城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門提交申請(qǐng)材料。主管部門在5日內(nèi)將全部申請(qǐng)材料報(bào)國(guó)務(wù)院住房城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門審批。

摘自《中國(guó)建設(shè)報(bào)》

王長(zhǎng)寧(1964～)， 男, 大學(xué)本科，高級(jí)工程師，從事軌道交通工程建設(shè)管理工作。

U449.52

A

[定稿日期]2017-07-05