盾構(gòu)穿越房屋采用筏板基礎(chǔ)加固受力及變形研究

代 剛

(中鐵城市發(fā)展投資集團(tuán)有限公司， 四川成都 610031)

1 工程概況

某盾構(gòu)隧道施工中穿越9層框架結(jié)構(gòu)建筑，該建筑首層建筑面積約880m2，底層層高4.6m，底層設(shè)夾層，院內(nèi)底層用作車庫，層高約2.1m；靠近街道底層現(xiàn)為小商鋪。樁基為人工挖孔樁，樁徑為φ1200，單樁設(shè)計容許承載力3 000 ～4 000kN不等(端承樁)，柱間距為3.5～5m不等，樁與柱的關(guān)系為一樁一柱(無地梁)，樁身混凝土為C25，樁長16～28m不等(樁鋼筋籠長度為承臺下9m，下部為素混凝土)，樁端均深入中風(fēng)化巖層約2m，其中20根樁不同程度地受到隧道施工影響。

本文根據(jù)該段場地巖土工程條件、房屋結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)特征、盾構(gòu)隧道施工特點(diǎn)，擬采用筏板基礎(chǔ)加固，并采取數(shù)值模擬分析其受力及變形。

2 筏板加固設(shè)計

2.1 施工基槽設(shè)計

施工筏板需開挖基槽深度約2.5m，考慮基坑較淺，采用150mm厚網(wǎng)噴混凝土護(hù)坡，坡率為1∶0.5。

2.2 筏板樁設(shè)計

為加強(qiáng)受影響樁基整體性，筏板連接30根原樁基，筏板厚度為1 300mm。施工筏板期間，在筏板上預(yù)留間距1m×1m袖閥管，袖閥管豎向深度按深入全風(fēng)化巖1m控制。筏板施工完畢后，對筏板底部進(jìn)行注漿，盾構(gòu)施工過程中，實施跟蹤注漿。

2.3 筏板與原樁連接

筏板和原樁、承臺的抗剪設(shè)計主要通過它們相互之間的咬合、界面處理和植筋實現(xiàn)，即把被托換樁、承臺在與托換梁相接觸部位表面鑿毛，深度宜為10～20mm左右，并進(jìn)行界面處理；沿被托換樁、承臺周圍植埋鋼筋，鋼筋和樁之間的縫隙用強(qiáng)植筋膠充填。

2.4 切樁設(shè)計

根據(jù)房屋竣工資料，原房屋樁基礎(chǔ)鋼筋籠長度為承臺下9m，下部為素混凝土，即盾構(gòu)隧道范圍內(nèi)為素混凝土，所以在樁基托換完成后，盾構(gòu)機(jī)到達(dá)時，可不停機(jī)直接用刀盤切割。

3 數(shù)值模擬分析

3.1 計算原則和依據(jù)

(1)采用Flac3D有限元通用程序?qū)V州地鐵廣佛線鶴沙區(qū)間廣鋼九層住宅摟筏板加固進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力及變形分析。

(2)依據(jù)《荷載結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》以及前期收集房屋基礎(chǔ)資料建立計算模型。

3.2 結(jié)構(gòu)計算模型、荷載

計算采用地層-結(jié)構(gòu)模式，將筏板、原樁建入模型中，模型中樁基長度按盾構(gòu)截樁后長度來建模(圖1～圖3)，考慮原樁基側(cè)摩阻力及筏板下地基反力，樁頂荷載取原樁基承載力設(shè)計值。

圖1 整體模型三維視圖

圖2 整體模型正視圖

圖3 筏板、樁基以及盾構(gòu)隧道三維視圖

3.3 計算工況及數(shù)值模擬結(jié)果

本次計算主要分兩個工況，分別如下：

工況一：初始狀態(tài)，即盾構(gòu)未通過，此時原樁產(chǎn)生沉降，筏板不參與受力。

工況二：盾構(gòu)通過后，原樁上部荷載轉(zhuǎn)換至地層及筏板上。

盾構(gòu)施工完畢后原樁、筏板觀測見圖4～圖7。

圖4 盾構(gòu)施工完畢后原樁基沉降云圖

圖5 盾構(gòu)施工完畢后筏板沉降云圖

圖6 盾構(gòu)施工完畢后筏板、原樁沉降云圖

圖7 盾構(gòu)施工完畢后筏板應(yīng)力云圖

4 結(jié)論

(1)采用筏板加固后，原樁基最大沉降約4.28mm。鑒于柱(樁)間距L在4.3～6.8m之間，根據(jù)規(guī)范要求，兩柱(樁)基的沉降差值應(yīng)該小于0.002L，即差值在8.6～13.6mm之間，滿足規(guī)范要求。

(2)筏板最大應(yīng)力約為1.19MPa，滿足受力要求。

(3)施工過程中，尚應(yīng)采取下列主要措施：①務(wù)必保證筏板與舊樁之間接頭要牢固：加強(qiáng)植筋施工質(zhì)量，預(yù)留鋼筋長度滿足規(guī)范要求；為了讓新舊結(jié)構(gòu)共同協(xié)調(diào)作用，新舊混凝土界面均要求處理；將舊混凝土表面鑿毛，深度宜為10～20mm左右；鑿毛后用水清洗干凈，在新加結(jié)構(gòu)混凝土澆搗前4h內(nèi)刷界面處理劑。②加強(qiáng)施工監(jiān)測。由于樁基托換工程對結(jié)構(gòu)受力和變形有特殊要求，樁基托換工程施工應(yīng)通過全過程監(jiān)測，及時反饋，并根據(jù)反饋信息及時采取措施。建立以結(jié)構(gòu)設(shè)計為指導(dǎo)，現(xiàn)場調(diào)控為主體的信息化監(jiān)測體系。需要制定質(zhì)量、監(jiān)測計劃，確定質(zhì)量、監(jiān)測內(nèi)容，注意及時整理監(jiān)測數(shù)據(jù)，指導(dǎo)施工工藝和施工措施。施工監(jiān)測的頻度根據(jù)施工階段和量值變化的幅度由有關(guān)規(guī)范、規(guī)程確定。監(jiān)測項目主要包括對建筑物初始狀態(tài)的觀測、筏板與原承臺柱間的節(jié)點(diǎn)滑移、原樁基及其相鄰樁基沉降以及建筑物沉降和建筑物傾斜。③做好相關(guān)應(yīng)急預(yù)案。當(dāng)被托換建筑物出現(xiàn)開裂、傾斜時，應(yīng)立即停止施工，組織緊急疏散，并做好各項加固措施，同時上報上級主管部門。