地下结构建设中深基坑开挖对临近地铁隧道的影响探讨 俞涛¹ 韩梅²

发表时间:2021/7/27   来源:《基层建设》2021年第14期   作者:俞涛¹ 韩梅²
[导读] 地铁是城市建筑的重要标志,贯穿于城市的地铁在一定程度上,缓解了城市地区的交通压力。地铁对于城市的重要性不言而喻,因此在地铁线附近进行施工建造

        浙江数智交院科技股份有限公司  浙江省杭州市  310000
        摘要:地铁是城市建筑的重要标志,贯穿于城市的地铁在一定程度上,缓解了城市地区的交通压力。地铁对于城市的重要性不言而喻,因此在地铁线附近进行施工建造,需要特别注意细节性的问题。从行业内反馈的情况来看,不管是深基坑开挖,还是地下结构的建筑施工,都会对地铁线造成影响,本文的主要行文目的,是分析在地下结构建设过程中,深基坑开挖对临近地铁隧道的影响,以及根据影响因素,拿出对应的解决措施。
        关键词:地下结构;深基坑开挖;对地铁的影响


        引言:随着城市建设水平的提高,民众的生活质量有了明显地改善,所以大众对交通的依赖性愈加增强。如果能有一种干净、卫生、速度较快的交通工具,可能更能满足城市居民的工作和生活,在这种情况下就必须进行地铁建设,地铁建设工作本身就有一定的复杂性,既要考虑施工安全又要充分考虑到设计细节。如果要在地铁附近开展施工建造活动,还要考虑到它是否会对地铁运行产生负面影响,希望通过本文的阐述,能够减少深基坑开挖,对地铁隧道的负面影响。
        一、深基坑开挖与地下结构建设对地铁线的影响
        如果深基坑的开挖方法不当,整个地铁线都会遭殃,因为在开挖的过程中,方法使用不当,地基的稳定性会受到影响。那么地铁运行的安全性,就很难得到保障。为了减少深基坑开挖对地下结构的影响,必须要遵循一些科学的改造方法。地铁一般建造在地下室,地下室的建设一般距离地面有13米的距离,专业的技术人员,一般使用明挖法直接操作。值得注意的是,地铁线附近如果有施工活动,必须要建立测穿基坑,受到城市高层建筑的影响,地下深基坑的边缘距离,必须要控制在科学的数值范围之内,一般在距离地铁线7米,进行深基坑开挖会比较合适。在进行深基坑埋线的时候,线路要距离地铁线17-19米的范围,在测量好数值之后,剩下的事情就是对地铁线附近的地质情况进行勘察,通过勘察来了解周围的土质情况,进一步拟定深基坑的开挖方案。如果区域内适合施工,还应该及时清除多余的杂土,为深基坑的开挖做好准备工作。
        二、降低深基坑开挖对临近地铁影响的数据分析
        如果施工环境是连续的介质性泥土,那么技术人员就要引起注意了,要考虑到地上建筑物承载的重力,具体的重量数值要利用锚索模型进行计算,如果钻孔灌注制作的困难程度比较大,就必须要选用围护桩墙结构,除此之外还要借助实体模型的力量,对现场的操作情况进行演示,通过一系列演示活动能够获取最真实的数据信息。通过对数据进行分析,专业技术人员能直观感受到,深基坑开挖对临近隧道,以及地面高层建筑的影响性。这样就能得出科学的结论,为了提高工作效率可以用NuLL模型,直接模拟现场的情况,这里我们以长度为6米,宽度为5米、内道关闭厚度为4米的“隧道”进行试验,通过试验得出结论:隧道两侧的间距不超过18米,在进行深基坑开挖时,要控制好两侧的间距问题。
        三、降低深基坑开挖和地下结构建设对临近地铁影响的方案分析
        对模拟施工方案进行分析的主要目的,是让技术人员提前感知到施工后的效果,为整个施工任务设立一个预期目标,后期在完成任务的过程中,让技术人员朝着这个目标继续努力。方案中主要采用了分步骤开挖,和两边同时开工的办法,借助NULL模型的演示,可以清楚地看到:地铁线附近的岩土结构,已经发生了变化。不过为了得到比较准确的数据,还是需要使用C50混凝土管片单元,使用该单元之后模拟过程会更加清晰,岩土体的承载压力会变大,所以隧道的修建工作,可以得到有效的保障。如果利用上述方式进行操作,隧道结构的变形问题,能够一定程度上得到遏制。地下结构的承载力会变得更加理想,使用维护结构还可以对特殊情况进行模拟,由此可见在临近地铁线的附近进行施工,还是有必要使用NULL模型的,该模型可以预测深基坑的开挖情况,能让地下隧道的承载力,达到最佳标准。这不仅能减轻工人的工作负担,而且还能确保工程的顺利开展。



        四、关于数值应该如何计算分析
        (一)应该如何开展变形分析
        深基坑开挖工作,关系到地铁线是否能够平稳运行,地铁的运输作用是否还能发挥出来。在开展深基坑挖掘工作之前,要根据行业内的生产标准取得移动图,借助专业的资料,就能对盾构隧道的开挖工作进行明确,因此技术人员能知道具体的开挖深度,以及在挖掘的过程中是否会引起位移或者下沉的情况。专业人员可以根据模拟分析,得出具体的数据,从数据的呈现情况,能够准备得知最大的下沉量是多少?最大的位移量是多少?因此更能控制好深基坑开挖的准确度。一般来讲盾构的竖向隆起不超过1毫米,最大位移不超过7毫米为最佳。对于行业内的技术人员来说,地下基坑施工完成之后,还是要进行回填土的操作步骤,随着基坑水位的变化,要考虑是否会产生变形问题。从各个角度充分考虑得当,管片的水平位移会被控制在合理的范围之内,并且位移的数量不会超过4毫米。在施工时对变形现象进行及时地分析,是有利于深基坑的开挖工作的,通过不断地对比分析,能够发现数据中的细微差距,及时对这些差距进行调整,有利于取得预期的工作成效。
        这里以变形分析试验为例:取隧道拱腰位置为中心点,在隧道的上方和下方,分别布置一些监测点,通过监测数据分析得知,向上的承载力为1-8的范围之内,隧道不会发生变形,如果向下的承载力还是为1-8级,则代表它是深坑开挖的极限,此时管片会向监测点的位置,逐渐发生位移现象,此时技术人员要做的,就是把这种位移给控制在合理的范围之内,尽量避免沉降量数值突然增大的情况,如果整个沉降量没有超过10毫米,那么技术人员就不需要有太多的担心。因为随着两侧的逐渐过渡,数据会呈现出一种减弱的趋势。
        (二)应力方面的分析
        从行业内反馈的情况来看,在开展深基坑挖掘工作之后,一般都会产生应力反应。应力反应会作用到盾构管片上,专业技术人员为了确保操作的安全性能,会对盾构变化的情况进行全面的分析,技术人员会对分析的结果进行记录,以便确定深基坑施工的后续操作。在施工过程中,控制好拱腰受力的大小,要注意的是,在进行深基坑开挖时,还是要注意拱腰受力的情况,首先要保证拱腰受力的平衡,另外,强度最好控制在3.53 Mpa以内。后续在进行深基坑开挖工作的时候,结构和功能可能就不够稳定,这会给整个开挖工作带来致命性的打击。
        五、总结分析
        深基坑的开挖工作,会涉及到很多复杂因素,如果稍有不慎可能威胁到地铁沿线的安全,影响到地铁的正常运行。如此一来后续要做的修复工作可能会更多,为了减少深基坑开挖对临近地铁隧道的影响,总体来看有以下几个方面是值得注意的:
        (一)地铁线附近的地方,如果要进行深基坑开挖,必须要认识到管片拱肩部的施力作用,从行业提供的具体指标来看,弓箭步的施力作用不能超过4 MPa,如果有超过需要立即进行调整。另外管片拱腰部位的水平承载力是比较小的,从行业规定的数值来看,目前还不得超过0.5 MPa,否则管片拱腰部位的拱顶和拱部位在水平方向,会因为外力的改变而发生偏斜,因此最大的外部承受力为1.8 MPa。
        (二)尽量减少深基坑开挖,对地下结构建的改变,也为了降低开挖工作对地铁安全运行的负面影响,除了要加快施工建设步伐之外,还应该拿出科学的问题解决方案,用科学的手段尽量避免深基坑侧向的位移,发生比较大的改变。从各方面综合考虑其中的不利因素,能够让地铁运行持续为城市经济发展做出贡献。
        参考文献:
        [1]黄怀宁.地下结构建设中深基坑开挖对邻近地铁隧道的影响探讨[J].建筑技术开发,2020,v.47;No.446(20):164-165.
        [2]胡金胜.基坑开挖深度对邻近地铁隧道变形影响[J].商品与质量,2019,000(042):130,289.
        [3]晁凯,Chao,Kai.基坑施工对邻近地铁盾构隧道影响的研究分析[J].市政技术,2017,02(v.35;No.197):148-151.

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