隧道近距離側(cè)穿樁基礎(chǔ)施工研究

李躍強

摘? 要：為了保證工程建設(shè)過程中安全防護工程和主體工程同時運行，確保建設(shè)項目在安全方面符合國家的有關(guān)法規(guī)、標準和規(guī)定。本文通過分析哈爾濱地鐵3號線一期工程擬建項目的自然環(huán)境、施工過程、施工場地等，并辨識出了在一期建設(shè)過程中影響工程安全和環(huán)境安全的原因。本文對此提出了合理可行的安全技術(shù)，從而提高了工程項目建設(shè)過程中的安全性和工作效率，避免和減少了施工過程中的安全事故。

關(guān)鍵詞：建設(shè)過程? 施工安全? 工作效率? 安全技術(shù)

中圖分類號：TU74? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）06（a）-0020-05

Special design for major risks of tunnel structure

Li Yueqiang

（The First Engineering Co.， Ltd. of China Communications Third Public Bureau， Beijing， 100012? China）

Abstract： In order to ensure the parallel operation of the safety protection project and the main project in the process of project construction， and ensure that the safety of the construction project conforms to the relevant national laws and regulations， standards and regulations. This paper analyzes the natural environment， construction process and construction site of the first phase project of Harbin Metro Line 3， and identifies the reasons that affect the engineering safety and environmental safety in the first phase construction process. This paper puts forward reasonable and feasible safety technology for the main factors， so as to improve the safety and work efficiency in the construction process of the project， and avoid and reduce the safety accidents in the construction process.

Key Words： Construction process; Construction safety; Work efficiency; Security technology

1? 工程概況

本區(qū)間為公濱路至珠江路區(qū)間。本區(qū)間設(shè)計范圍為公濱路站至珠江路站區(qū)間隧道，設(shè)計里程為：右DK19+342.103～右DK19+801.252，右DK19+699.797=右DK19+700短鏈0.203m，區(qū)間右線長458.946m，左DK19+342.103～左DK19+801.252，左DK19+502.625=左DK19+500長鏈2.625m，左DK19+697.335=左DK19+700短鏈2.665m，左線全長459.109m。側(cè)穿香坊筒子樓;貫穿多個多層建筑，高層為地上17層，地下1層，樁長大于16.8m，樁徑為600m?？蚣芙Y(jié)構(gòu)：南側(cè)及北側(cè)多層建筑南北側(cè)多層建筑基礎(chǔ)均為樁基礎(chǔ)，樁徑為400mm，樁長為15.5m與16.5m。區(qū)間左線距離住宅樓樁基礎(chǔ)最小距離為0.7m，垂直距離約10m。區(qū)間開挖時存在引起該樓不均勻沉降、墻體開裂等風險。本區(qū)間采用礦山法施工。

2? 設(shè)計標準及原則

2.1 技術(shù)標準

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限100年[1]。

（2）結(jié)構(gòu)計算采用地層—結(jié)構(gòu)模型，結(jié)構(gòu)計算時取最不利斷面進行計算。

（3）結(jié)構(gòu)安全等級按一級考慮。

（4）地鐵道結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件耐火等級為一級。

2.2 設(shè)計原則

本區(qū)間隧道為永久性結(jié)構(gòu)，安全等級為一級，構(gòu)件重要性系數(shù)γ0取1.1。

2.3 風險評估原則

土建風險源評估和設(shè)計建立在正常設(shè)計、正常施工基礎(chǔ)上，設(shè)計措施和設(shè)計標準滿足工程自身安全、環(huán)境保護要求。實施過程中設(shè)計文件中的應(yīng)急加固措施應(yīng)與風險實施單位的應(yīng)急預(yù)案和搶險措施區(qū)分開來[2]。

2.4 監(jiān)測對象

本工程的監(jiān)測試驗內(nèi)容嚴格按照規(guī)范進行，監(jiān)測內(nèi)容包括如下幾點。

2.4.1 隧道內(nèi)部觀測

觀測隧道內(nèi)部是否有塌陷的情況，以及施工段的隧道支護狀況和結(jié)構(gòu)安全性。

2.4.2 地面沉降（位移）

在隧道的上方和重要管線的上方布置觀測點，用以定期測量施工期間的地面變化，監(jiān)測點布置如圖1所示。

2.4.3 鋼拱架凝土土應(yīng)變量監(jiān)測

隧道特殊段對鋼拱架混凝土使用應(yīng)力應(yīng)變計進行監(jiān)測。特殊段檢測3個斷面，間距為5m，每個斷面布置5個點，且每個點分別焊接VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計和捆綁VWS型振弦式應(yīng)變計[3]。

2.5 監(jiān)測目的

（1）通過監(jiān)測圍巖應(yīng)力變化情況，驗證支護襯砌的設(shè)計效果，從而確保隧道支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及地面建筑物和地下管線的安全。

（2）提供判斷圍巖和初期支護基本穩(wěn)定的依據(jù)，確定二次襯砌的施作時間[4]。

（3）通過監(jiān)測和測量，驗證施工方法的科學性。

（4）通過對數(shù)據(jù)的分析，推斷出隧道圍巖變化規(guī)律，并以此為依據(jù)判斷支護襯砌設(shè)計參數(shù)的合理性，若不適合，施工人員可及時修改。

2.6 監(jiān)測儀器

監(jiān)測地表沉降的儀器主要包括精密水準儀和銦鋼尺。在測量過程中，首先將銦鋼尺豎直放置在測量點之上，并調(diào)平銦鋼尺上的水準氣泡，然后在使用精密水準儀測量該監(jiān)測點[5]。監(jiān)測過程必須嚴格依照規(guī)范進行，沉降監(jiān)測過程中，使用的觀測儀器、觀測人員、觀測路線等需保持一致，以減少不同儀器人員進行測量時產(chǎn)生的誤差。對于隧道鋼拱架及混凝土應(yīng)力監(jiān)測使用VWS-10F型表面振弦式應(yīng)變計和VW-102A型振弦式應(yīng)變計如圖1、圖2所示，振弦式讀數(shù)儀如圖3所示。

同時可記錄布設(shè)點的溫度值，為了避免施工過程中造成儀器線路損壞，儀器的線路走向要在鋼拱架和鋼筋網(wǎng)的內(nèi)部，沿著鋼拱架內(nèi)側(cè)依次延伸到拱底部分，最后通過一根鋼管將儀器測量端從中穿過保證線路的完好無損，方便日后進行監(jiān)測讀數(shù)，如圖4所示。

3? 風險加固措施及控制標準

3.1 加固措施

a區(qū)間左DK19+351～451段內(nèi)，管棚環(huán)向間距為0.4m，采用φ108大管棚進行超前支護，拱頂150°布置，大管棚外插角應(yīng)根據(jù)施工單位的工藝自行確定，且不能影響建筑物樁基，水泥漿注漿的壓力范圍在0.5～2MPa內(nèi)，當管棚注漿完成后，開始壓注水泥砂漿，因管棚打設(shè)區(qū)域位于曲線段，打設(shè)過程中需做好定位，并保證加固效果。此段開挖前，要求管棚打設(shè)完畢且車站大里程端已施工完成，暗挖可以一次性快速貫通。

b左DK19+351～482段格柵鋼架間距加密為0.5m，超前小導(dǎo)管環(huán)向間距0.3m（打設(shè)有管棚區(qū)段小導(dǎo)管環(huán)向間距為0.4m），打設(shè)時靠近樁基一側(cè)注意不能打到DK19+384.458處的建筑物樁基上，每米設(shè)置一環(huán)，L=2.5m。

c左DK19+351～412段初支施作完成后在承臺的間隙預(yù)埋φ50mm袖閥管，袖閥管設(shè)置于二襯的外側(cè)，根據(jù)監(jiān)測情況對多層建筑基礎(chǔ)與區(qū)間結(jié)構(gòu)之間夾土跟蹤注漿，袖閥管布置方式詳見《哈工大家屬院香坊筒子樓設(shè)計保護圖》，環(huán)向間距0.7m，兩個承臺間隙間縱向間距0.5m，袖閥管長度范圍4～14m，施工單位可以根據(jù)現(xiàn)場情況靈活調(diào)整袖閥管的打設(shè)角度，既要實現(xiàn)加固效果，又不能打到建筑物樁基及承臺上。

d采用上下臺階法，兩臺階間距為3m，根據(jù)每個臺階層的土層情況，進行1∶（0.6～0.8）放坡，禁止反向放坡。

e初期支護完成12m左右，變形趨于穩(wěn)定后，先進行仰拱二襯的施工，再將沿隧道縱向6～12m的臨時支護進行鑿除，鑿除后要及時進行二襯施工作業(yè)，盡早的封閉成環(huán)，在混凝土的強度達到設(shè)計強度后，進行其他施工作業(yè)。

3.2 香坊筒子樓變形控制標準

變形控制標準如表1所示。

4? 數(shù)值計算

4.1 計算模型

采用有限元計算軟件，針對在香坊筒子樓正常使用的情況下，對礦山法區(qū)間側(cè)穿施工過程進行了數(shù)值模擬，以研究施工過程對香坊筒子樓結(jié)構(gòu)及地面的影響。

區(qū)間側(cè)穿哈工大家屬樓等多層建筑，根據(jù)物探單位提供的資料，高層為地面17層，地下1層，樁基礎(chǔ)，南北側(cè)多層均為地面7層，地下1層，均為樁基礎(chǔ)。區(qū)間結(jié)構(gòu)與該樓樁基最近距離約為0.7m，區(qū)間埋深約10m。

據(jù)已有的工程項目經(jīng)驗，模型的邊界至區(qū)間隧道的距離，要比隧道的寬度多3倍。

區(qū)間寬6.2m，左右線路中線間距約14m，埋深約10m。計算模型沿垂直于線路方向水平長度為100m，豎直方向高60m，如圖5所示。

4.2 荷載及邊界條件

荷載：重力荷載、房屋自重。

邊界約束：邊界施加法向位移約束，地面采用自由邊界[6]。

4.3 計算結(jié)果分析

4.3.1 地面沉降分析

暗挖隧道側(cè)穿香坊筒子樓的施工階段模擬結(jié)果如圖6、圖7所示。

結(jié)果表明：注漿加固后，在側(cè)穿香坊筒子樓施工過程中地面沉降最大值為6.1mm，滿足工程要求。

4.3.2 房屋變形分析

香坊筒子樓為17層建筑，地鐵側(cè)穿施工期間需嚴格控制房屋的變形，既要保證房屋沉降滿足要求，同時須保證房屋的沉降差滿足規(guī)范要求。隧道施工期間房屋的最大沉降量如圖8、圖9所示。

結(jié)果表明：隧道施工期間香坊筒子樓最大沉降量為4.07mm，滿足建構(gòu)筑物15mm的沉降量限制。傾斜度為0.28‰，滿足施工過程建構(gòu)筑物傾斜度的控制要求。最大差異沉降差值為3.87mm，滿足5mm沉降差限制要求。

5? 結(jié)語

綜合以上模擬計算結(jié)果表明，采取加固措施后，區(qū)間施工側(cè)穿香坊筒子樓過程中，對房屋正常使用的影響滿足控制標準要求。

參考文獻

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[5] 李兆平，史磊磊.北京地區(qū)暗挖地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究進展綜述[J].隧道與地下工程災(zāi)害防治，2019，1（3）：14-21.

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