沉井施工對鄰近人行天橋梯道的影響分析

蔣永春 （中交四航局第七工程有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的增長，我國城市建設(shè)力度越來越大，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善，但是在建設(shè)中部分工程會對周邊環(huán)境造成較大的破壞，比如沉井下沉施工[1][2]。沉井施工是深基礎(chǔ)工程和地下結(jié)構(gòu)建筑物工程最常見的施工技術(shù)，在沉井施工中，會引起周圍土體應力發(fā)生改變，從而導致變形，進而會對周邊建筑物造成影響，其影響可能無法避免，需要提前驗算分析其對周邊建筑物的影響程度[3～5]。本文通過福建某截污調(diào)蓄工程，通過分析沉井施工期間對周邊環(huán)境的影響，判斷是否會對鄰近人行天橋梯道的安全性造成影響，并建議后續(xù)施工期間加強監(jiān)測及預警，為類似工程提供借鑒。

1 工程概述

某城市截污調(diào)蓄工程方形沉井項目位于人行天橋西側(cè)南部梯道旁，其作為頂管工作井，內(nèi)側(cè)長8.0m，寬4.0m，壁厚600mm，底板厚600mm，開挖深度8.3m，混凝土強度為C30，底部采用C25水下素混凝土封底至卵石層，并且在內(nèi)部設(shè)置素混凝土流槽。沉井西側(cè)為一條南北走向內(nèi)河，東側(cè)周邊擬建設(shè)高壓旋噴樁，直徑700mm，深入沉井刃角底下5.0m，擬建沉井具體布置詳見圖1。

圖1 沉井及人行天橋橋臺平面布置示意圖（mm）

本工程人行天橋于2011年左右施工完畢并已投入使用，設(shè)計安全等級為二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.0，設(shè)計年限100年。主橋橋面寬度為4.0m，梁高1.2m，梯道寬度為2.5m，坡度為50%，梁高0.7m，其主體上部結(jié)構(gòu)采用整體式鋼箱梁，主要受力構(gòu)件采用345C鋼，其他構(gòu)造鋼板采用Q235B，下部橋墩采用鋼管混凝土柱式墩，內(nèi)充C30微膨脹混凝土，樁基采用C30水下混凝土澆注，基礎(chǔ)變位影響力按不均勻沉降0.5cm考慮。沉井施工影響范圍內(nèi)梯道橋臺采用蓋梁式橋臺，圓板式橡膠支座，樁徑1.0m，樁長約18.0m，樁基進入卵石層不小于5.0m。

工程存在的主要難題在于：①方形沉井側(cè)壁距離人行天橋梯道橋臺邊緣極近，約為5.0m，陸地可利用空間狹?。虎诔辆鱾?cè)緊鄰南北走向內(nèi)河道。

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場鉆探揭示及已有地質(zhì)資料，結(jié)構(gòu)土工試驗結(jié)果，沉井施工影響范圍內(nèi)場地地貌單元為沖淤積平原地貌，土層自上而下分布有：①雜填土；②淤泥；③粉質(zhì)粘土；④卵石；⑤殘積砂性粘性土。具體情況詳見表1、表2。

計算參數(shù) 表1

計算參數(shù) 表2

2.2 水文地質(zhì)條件

沉井施工影響范圍內(nèi)場地地下水類型主要為①場地上部雜填土層中的上層滯水：主要賦存于淺部的雜填土層中，上層滯水的水位和水量隨季節(jié)變化較大，雨季上層滯水水量較豐富，枯季水量變小。補給主要為大氣降水及地表徑流入滲，排泄方式主要為蒸發(fā)和下滲；②卵石層及全風化花崗巖層的孔隙承壓水：主要賦存于卵石層及全風化花崗巖中聯(lián)合含水層的孔隙承壓水，地下水水量豐富，補給來源主要為側(cè)向補給和上部含水層垂直補給，以下滲排泄為主。

3 支護結(jié)構(gòu)應力狀態(tài)計算分析

這種計算方法通過分析沉井側(cè)墻的最大變形量、整體穩(wěn)定安全系數(shù)及周邊土體的沉降情況，判斷出沉井穩(wěn)定安全，影響周邊環(huán)境較小，故可判斷人行天橋梯道的安全情況。

3.1 計算參數(shù)

本文依據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120-2012）[6]，提出一種簡化思路，計算模型如下：①沉井側(cè)壁作為鋼筋混凝土墻；②沉井作為基坑；③采取瑞典條分法；④在總應力狀態(tài)下，取土條寬度為1.0m；⑤坑外水位設(shè)置在地表下4.0m；⑥坑外設(shè)置超載荷載 20.0kPa。具體計算參數(shù)詳見表3。

基本信息參數(shù) 表3

3.2 計算結(jié)果

施工期間變形及結(jié)構(gòu)受力最大的工況為沉井開挖至坑底的情況，故取開挖到坑底時的變形及受力情況，分析沉井開挖對人行天橋橋墩是否有影響，具體情況詳見圖2～圖5。

圖2 驗算模型參數(shù)

圖3 工況1

圖4 內(nèi)力位移包絡(luò)圖

圖5 地表沉降圖

經(jīng)整體穩(wěn)定驗算及抗隆起驗算，得出①Ks=1.354，整體穩(wěn)定滿足要求；②支護底部，Ks=6.527≥1.800，抗隆起穩(wěn)定性滿足。

3.3 結(jié)果分析

通過以上計算及監(jiān)測結(jié)果可知：

①沉井結(jié)構(gòu)開挖到最深的底部時，結(jié)構(gòu)的最大變形量為33.68mm，小于規(guī)范允許的數(shù)值40mm；

②沉井開挖深度為8.3m底部嵌入卵石層不到1m，而人行天橋的橋墩長度約18m，樁底嵌入卵石層不少于5m，天橋的橋墩基底深于沉井的施工影響范圍；

③基坑的整體穩(wěn)定安全系數(shù)為1.354，大于規(guī)范要求的1.35。

④人行天橋橋臺處土體沉降計算最大值為41mm。

在確保沉井結(jié)構(gòu)的設(shè)計強度滿足開挖深度的要求及施工滿足設(shè)計要求的前提下，沉井施工對人行天橋的安全不會產(chǎn)生明顯影響。這是一種簡化計算方法，計算過程中未考慮沉井垂直方向鋼筋混凝土墻的有力支撐作用和高壓旋噴樁對土體的加固處理作用。因為這兩種均是有利因素，計算分析中未考慮，而得出的結(jié)果尚符合要求，故分析結(jié)果可采用。

3.4 工程建議

①不排除施工中可能出現(xiàn)不可預見的不良因素或施工無法完全達到設(shè)計圖紙要求時，為進一步減少沉井施工對人行天橋的影響，可采用增加側(cè)壁高壓旋噴樁的排數(shù)的方法，減少沉井施工期間的坑底軟土隆起變形量，加強沉井側(cè)壁的土的力學指標；

②因沉井施工項目距離人行天橋西側(cè)南部梯道較近，沉井施工期間應對其進行圍擋封閉，并設(shè)立警示牌；

③沉井施工期間應根據(jù)相關(guān)規(guī)范標準對人行天橋的工作狀態(tài)及沉降、水平位移、傾斜等進行監(jiān)測及預警；若發(fā)現(xiàn)異常情況應采取相應的處理措施。

4 結(jié)論

本文通過福建某截污調(diào)蓄工程方形沉井項目，提出了一種簡化思路，探討沉井施工期間對周邊環(huán)境的影響，并分析出不會對鄰近人行天橋梯道的安全性造成影響，為后續(xù)類似工程提供借鑒。