于陽(yáng)

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市建設(shè)速度加快，當(dāng)中交通建設(shè)逐漸朝向縱深發(fā)展，地鐵盾構(gòu)穿越城市密集區(qū)的范圍越來(lái)越廣，并且沿線存在大量低下城市生命線工程與地上敏感建筑物。一些高靈敏度的盾構(gòu)側(cè)穿施工，對(duì)土體產(chǎn)生的擾動(dòng)會(huì)造成較大的地層移動(dòng)，從而引起建筑物基礎(chǔ)不均勻沉降，進(jìn)而導(dǎo)致地上結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形，嚴(yán)重的情況下會(huì)直接導(dǎo)致建筑物倒塌。尤其是穿越古建筑施工時(shí)，則需要對(duì)盾構(gòu)的推進(jìn)施工提出了更高的要求。為保護(hù)古建筑不遭受破壞，就需要實(shí)施有效的保護(hù)措施，確保古建筑地基的穩(wěn)定性。本文結(jié)合上海111號(hào)線側(cè)穿古建筑的實(shí)際工程，首先闡述了工程概況，緊接著通過(guò)分析盾構(gòu)推進(jìn)數(shù)值加以說(shuō)明施工影響，最后通過(guò)數(shù)值計(jì)算明確加固效果。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)側(cè)穿；古建筑；施工影響；保護(hù)措施；加固效果

中圖分類(lèi)號(hào)：U458.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）09-0127-02

在社會(huì)建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，縱向發(fā)展已然成為了城市發(fā)展建設(shè)的必然趨勢(shì)。盾構(gòu)側(cè)穿推進(jìn)施工過(guò)程中，一定程度上對(duì)地層產(chǎn)生了較大的干擾，造成地層出現(xiàn)不同程度的下陷，地基的不穩(wěn)定直接導(dǎo)致地上建筑物出現(xiàn)不同程度的下降，嚴(yán)重的情況下直接會(huì)引發(fā)建筑物的坍塌。尤其是一些古建筑，本身樁基并不是十分牢固，一旦受到盾構(gòu)側(cè)穿施工的影響，將會(huì)直接坍塌。為有效保護(hù)古建筑，就需要在盾構(gòu)側(cè)穿推進(jìn)過(guò)程中，注重保護(hù)措施的應(yīng)用，以此有效增強(qiáng)古建筑地基的穩(wěn)定性。這樣一來(lái)，就對(duì)盾構(gòu)側(cè)穿的推進(jìn)提出了更高的要求。從保護(hù)古建筑的角度而言，本文對(duì)“盾構(gòu)側(cè)穿鄰近古建筑的施工影響分保護(hù)措施加固效果”進(jìn)行更深層次的分析具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程該概況

地鐵11號(hào)線在盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中，與古建筑徐家匯天主教堂相交。徐家天主教堂始建于18世紀(jì)末，建筑本體共有5層，臨近隧道方向的大堂頂部?jī)蓚?cè)是尖頂式的哥德式鐘樓，高度為50米，教堂上部結(jié)構(gòu)主要是磚木結(jié)構(gòu)，采用的是木樁基礎(chǔ)。縱觀建筑物與隧道，兩者相距9米。為了更好減少盾構(gòu)側(cè)穿施工對(duì)教堂的影響，在盾構(gòu)穿越古建筑之前，施工單位就提前采取了預(yù)加固措施，即采用了中國(guó)最為先進(jìn)的樁基新技術(shù)。具體為采用樁數(shù)21根，每樁頂標(biāo)高負(fù)五米，樁底標(biāo)高為負(fù)30.76米。

2 盾構(gòu)推進(jìn)數(shù)值分析

2.1 施工工況模擬分析

縱觀11號(hào)線現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度情況，主要分為四個(gè)階段，一是待到盾構(gòu)掘進(jìn)施工臨近天主教堂時(shí)，則及時(shí)停止隧道推進(jìn)，并進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的樁基加固施工；二是在樁基施工完成之后，上行線開(kāi)始持續(xù)推進(jìn)，直到上行線完成穿越天主教堂，同時(shí)下行線開(kāi)始掘進(jìn)。值得注意的是下行線在推進(jìn)過(guò)程中，需要與上行線保持一段距離；三是上行線完成穿越教堂之后，下行線則開(kāi)始進(jìn)入穿越階段；四是上行線遠(yuǎn)離教堂之后，下行線則需要完成穿越[1]。為此，結(jié)合施工實(shí)際情況，所采取的加固方式應(yīng)該有所區(qū)別。該工程主要采取的施工工況模擬分為以下三種，（1）樁基施工階段；（2）在隔離樁基保護(hù)下，上行線盾構(gòu)推進(jìn)，完成穿越教堂；（3）下行線盾構(gòu)推進(jìn)，穿越教堂。

2.2 樁基施工模擬分析

所謂的樁基施工，主要是在傳統(tǒng)噴射攪拌功法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化改造，形成的一種新型加固功法。該種施工技術(shù)主要是利用地壓平衡原理，以此實(shí)現(xiàn)最大程度上減少施工期間對(duì)加固土體以外的周?chē)翆拥臄_動(dòng)作用[2]。為此，在盾構(gòu)下穿越建筑物之前，就需要對(duì)建筑地層實(shí)施樁基加固，使得隧道與建筑物地基之間形成一道隔離幕墻，以此起到保護(hù)作用[3]。雖然樁基能夠?qū)ㄖ锏鼗M(jìn)行加固，但是由于樁基施工必然會(huì)對(duì)加固區(qū)域產(chǎn)生擾動(dòng)，必然會(huì)影響到加工區(qū)域的力學(xué)參數(shù)[4]。為此，在樁基施工模擬過(guò)程中，有必要重點(diǎn)考慮上述因素，具體為模擬樁基加固之后，地層穩(wěn)定效果；樁基施工階段對(duì)加固區(qū)域土體的擾動(dòng)影響。

2.3 盾構(gòu)推進(jìn)模擬分析

隧道掘進(jìn)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工程，具體表現(xiàn)在初始應(yīng)力的形成、土體開(kāi)挖、開(kāi)挖土體應(yīng)力釋放、盾尾注漿壓力以及注漿層硬化等。由此可見(jiàn)，盾構(gòu)推進(jìn)施工環(huán)節(jié)眾多，造成質(zhì)量難以把控。為此，有必要對(duì)盾構(gòu)的掘進(jìn)作以下簡(jiǎn)化：（1）根據(jù)地上建筑物等以及土體自重應(yīng)力，模擬土層初始應(yīng)力場(chǎng)，由于教堂年代久遠(yuǎn)，自帶樁基承載力不給予考慮；（2）注漿充填材質(zhì)均是等代層，并通過(guò)改變剛度參數(shù)，以此模擬施工期間注漿層力學(xué)特性；（3）模擬隧道開(kāi)挖連續(xù)性推進(jìn)過(guò)程，需要簡(jiǎn)化推進(jìn)步長(zhǎng)[5]。

2.4 數(shù)值計(jì)算模型與參數(shù)、計(jì)算結(jié)果分析

隧道采用土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)施工，盾構(gòu)外徑為6.34米，襯砌外徑為6，20米，管片結(jié)構(gòu)主要是采用35厘米厚度的混凝土，各環(huán)寬度均為1.2米。注漿層的強(qiáng)度隨著時(shí)間的推移不斷增加，具體通過(guò)彈性模量表現(xiàn)。在相關(guān)數(shù)值確定之后，便開(kāi)始有效計(jì)算。根據(jù)相關(guān)計(jì)算結(jié)果顯示，由于樁基施工的干擾，樁基施工處的地層出現(xiàn)了不通過(guò)程度的沉降，并且發(fā)現(xiàn)樁基礎(chǔ)沉降度最少，然而遠(yuǎn)離樁基的地層沉降量較大。由此可見(jiàn)，在采用樁基之后，盾構(gòu)側(cè)穿對(duì)建筑施工的影響得到有效的減少。雖然樁基施工本身會(huì)產(chǎn)生一定的影響，但是相比傳統(tǒng)的高壓旋噴樁而言，影響程度可謂是得到了一定的減少。除此之外，橫斷面位移情況也能夠通過(guò)計(jì)算結(jié)果加以體現(xiàn)，現(xiàn)對(duì)其具體分析：由斷面沉降數(shù)據(jù)可知，樁基施工造成的沉降在整個(gè)施工過(guò)程中占極少部分，并且各橫斷斷面最大沉降處于樁基施工處；在下行線開(kāi)挖之后，上行線地表沉降程度明顯高于下行線地表的沉降程度，尤其是教堂承重墻底部的沉降效果，更是明顯。究其原因在于地表建筑物的存在，對(duì)地表產(chǎn)生了更大的作用力，促使地表所受壓力發(fā)生了變化，進(jìn)而出現(xiàn)沉降現(xiàn)場(chǎng)。待到盾構(gòu)掘進(jìn)，土體內(nèi)部受力不均衡，就出現(xiàn)了不同沉降。樁基的應(yīng)用，有效減輕了沉降效果，具體表現(xiàn)在樁基處古建筑地基形變相比其他地方形變更不明顯。

3 數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)對(duì)比分析

加固效果的測(cè)定，關(guān)鍵是通過(guò)數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)對(duì)比得出。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可以得出地表存在教堂的情況下，并考慮樁基施工具體情況，可以得出數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果在規(guī)律上基本保持一致，也就是模擬值與實(shí)測(cè)值基本一致。具體表現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)教堂各部分的沉影響可以分為三個(gè)階段，分別是樁基施工擾動(dòng)階段、上行線穿越階段以及下行線穿越階段。當(dāng)中樁基施工所產(chǎn)生的影響可謂是最主要的。然而在上、下行線穿越古建筑時(shí)，樁基可以發(fā)揮隔離保護(hù)作用。從沉降數(shù)值情況而言，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降數(shù)值可謂是最小，根據(jù)相關(guān)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以得出數(shù)值計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的結(jié)果基本一致，雖然有一定的差距，但是在可控范圍之內(nèi)，為此可以得出數(shù)值模擬方法得出的數(shù)據(jù)具有較高的可靠性與準(zhǔn)確性。

除此之外通過(guò)對(duì)有樁基加固與無(wú)樁基加固的對(duì)比，可以得出在有樁基加固的情況下，各現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)點(diǎn)的沉降數(shù)值明顯小于無(wú)樁基加固的現(xiàn)場(chǎng)的沉降數(shù)值。為此，在盾構(gòu)側(cè)穿鄰近古建筑時(shí)，采用樁基加固具有十分明顯的隔離保護(hù)作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本課題主要是結(jié)合上海地鐵11號(hào)線盾構(gòu)側(cè)穿古建筑工程，通過(guò)數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)方法，分析了盾構(gòu)側(cè)穿推進(jìn)與加固措施對(duì)古建筑的具體影響、加固效果。實(shí)踐得出樁基施工對(duì)保護(hù)古建筑的地基具有十分重要的作用。

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