某盾構(gòu)區(qū)間風(fēng)險(xiǎn)工程設(shè)計(jì)分析.doc

某盾構(gòu)區(qū)間風(fēng)險(xiǎn)工程設(shè)計(jì)分析 顧鋒GUFeng （廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣州510010） （GuangzhouMetroDesign&ResearchInstituteCo.，Ltd.，Guangzhou510010，China） 摘要：本文對上涌公園站大塘站盾構(gòu)區(qū)間的風(fēng)險(xiǎn)工程進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，闡述了風(fēng)險(xiǎn)工程的主要設(shè)計(jì)原則，提出了對應(yīng)具體風(fēng)險(xiǎn)的針對性措施。同時(shí)本文著重對下穿地鐵3號線大塘站的風(fēng)險(xiǎn)工程進(jìn)行了方案的比選分析及數(shù)值模擬，并提出了盾構(gòu)施工的監(jiān)測方案以監(jiān)控施工影響、指導(dǎo)施工。 Abstract：ThispaperanalyzestheriskengineeringdesignoftheshieldintervalofShangyongParkStationDatangStation，expoundsthemaindesignprincipleofriskengineering，putsforwardthepertinencemeasuresoftherelatedspecificrisks.Atthesametime，thispapercarriesouttheparisonanalysisandnumericalsimulationoftheriskengineeringofDatangStationindown-traversingMetroLine3andputsforwardthemonitoringschemeofshieldintervaltomonitortheconstructioninfluenceandguidetheconstruction. 關(guān)鍵詞：盾構(gòu)區(qū)間；風(fēng)險(xiǎn)工程設(shè)計(jì)；下穿大塘站；數(shù)值模擬；施工監(jiān)測 Keywords：shieldinterval；riskengineeringdesign；underneathpassDatangStation；numericalsimulation；constructionmonitoring ：U455.4：A：1006-4311（xx）18-0068-03 0引言 隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的加快和城市建設(shè)步伐的向前邁進(jìn)，越來越多的人口向城市涌入，使現(xiàn)有公共交通不堪重負(fù)。地下軌道交通的工程建設(shè)已成為解決交通問題的最有效的措施。同時(shí)由于城市地下空間的不斷開發(fā)和利用，新建軌道交通盾構(gòu)區(qū)間與既有地下工程的距離越來越近，施工難度及風(fēng)險(xiǎn)隨之越來越大。特別是在繁華城區(qū)，穿越工程施工的影響更加明顯。因此在設(shè)計(jì)過程中，盾構(gòu)區(qū)間的工程風(fēng)險(xiǎn)專項(xiàng)分析顯得尤為重要。 1工程概況 上涌公園站大塘站區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，出上涌公園站后，下穿廣州大道南，轉(zhuǎn)入新滘中路，下穿厚德電力隧道、新滘汽配城人行天橋、上涌中橋、三號線大塘站后，到達(dá)大塘站。本段區(qū)間覆土較厚約2128m，區(qū)間主要穿越強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。在本段區(qū)間最低點(diǎn)設(shè)置1#聯(lián)絡(luò)通道兼廢水泵房。本區(qū)間沿線現(xiàn)狀建筑見表1。 2主要設(shè)計(jì)原則 新建軌道交通工程結(jié)構(gòu)（包括永久結(jié)構(gòu)和臨時(shí)結(jié)構(gòu)）的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，應(yīng)保證工程的安全和周邊環(huán)境的正常使用。 根據(jù)新建軌道交通工程及受影響周邊環(huán)境的特點(diǎn)選擇合理的施工方法，確定合理施工步序，制定有效的應(yīng)急處理預(yù)案。 根據(jù)場地的地質(zhì)狀況、周邊環(huán)境安全的重要程度，通過工程類比、數(shù)值模擬、解析法等計(jì)算分析制定合理的控制指標(biāo)和具體技術(shù)措施，把風(fēng)險(xiǎn)等級降低在可接受水平內(nèi)。 風(fēng)險(xiǎn)工程設(shè)計(jì)采取的技術(shù)措施應(yīng)具有實(shí)際可操作性和工程造價(jià)合理性。 風(fēng)險(xiǎn)工程設(shè)計(jì)成果應(yīng)包括有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)識別、分級和風(fēng)險(xiǎn)分析、評價(jià)內(nèi)容。 風(fēng)險(xiǎn)工程設(shè)計(jì)應(yīng)全面掌握風(fēng)險(xiǎn)工程特點(diǎn)，深化設(shè)計(jì)內(nèi)容，通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較分析，制定針對性和可操作的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，保證工程自身和周邊環(huán)境的安全及正常使用。 3風(fēng)險(xiǎn)工程描述 根據(jù)城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)范（GB50652-xx），分析統(tǒng)計(jì)出本區(qū)間級以上的風(fēng)險(xiǎn)工程，詳見表2。 4風(fēng)險(xiǎn)工程變形控制指標(biāo) 根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-xx）的規(guī)定，得出建筑物控制指標(biāo)參考值，詳見表3。 根據(jù)城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范（CJJ/T202-xx），下穿大塘站軌道及道床的變形控制指標(biāo)為：軌道橫向高差4mm，道床脫空量5mm。 5下穿大塘站采取措施及數(shù)值模擬分析 5.1概述三號線大塘站為地下兩層無柱車站，圍護(hù)樁采用直徑1.2m1.3m鉆孔灌注樁。隧道在YCK41+193下穿3號線大塘站，車站底板距距離拱頂約2.37m，關(guān)系圖見圖12。 盾構(gòu)管片采用外徑6m，壁厚0.3m的鋼筋砼管片，左右線間距16.2m，覆土18.9m。該段范圍地層自上而下主要為填土、淤泥質(zhì)土、殘積土（硬塑）、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖強(qiáng)風(fēng)化層。洞身主要位于強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r。 5.2方案比選 5.2.1礦山法針對下穿既有站工程，由于礦山法施工更為靈活，輔助措施選擇性大。下穿工程多采用暗挖法施工，分為密貼下穿和在新建結(jié)構(gòu)與既有結(jié)構(gòu)中間預(yù)留一定間距土體兩種方式。但礦山法下穿過程中施工風(fēng)險(xiǎn)較大、既有車站沉降位移不易控制。且礦山法進(jìn)行初支后，再由盾構(gòu)進(jìn)行空推過大塘站，施工造價(jià)也較高。 5.2.2盾構(gòu)法盾構(gòu)法與礦山法，對周邊環(huán)境的影響相對較小，能夠較好地控制沉降。在施工效果與經(jīng)濟(jì)上比礦山法更有優(yōu)勢。然而，采用盾構(gòu)法下穿既有車站需要開倉破除既有車站的圍護(hù)樁，施工風(fēng)險(xiǎn)大。但由于洞身范圍處于強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r，地層較好，能夠相應(yīng)的降低風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，采用盾構(gòu)法下穿既有線為最優(yōu)方案。 5.3數(shù)值模擬分析使用FLAC3D3.00建立三維模型進(jìn)行分析，土體采用摩爾-庫倫本構(gòu)模型，模型的單元?jiǎng)澐秩鐖D3、4所示，隧道周邊以及車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)周邊土層劃分為1.5m的六面體單元，其余部分劃分為4m的六面體單元，隧道也進(jìn)行相應(yīng)的單元?jiǎng)澐?。荷載考慮地面超載以及水土荷載等。采用的地層物理力學(xué)指標(biāo)見表4。 計(jì)算時(shí)分5個(gè)施工階段進(jìn)行模擬開挖。如表5。 盾構(gòu)區(qū)間下穿三號線大塘站產(chǎn)生的最大位移為2.9mm（如圖5所示），滿足建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范以及城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。 6監(jiān)控量測方案 近距離穿越既有線工程，施工是關(guān)鍵，施工過程中既要保證既有隧道的運(yùn)營安全，又不能破壞既有隧道結(jié)構(gòu)安全性，這就要求對施工參數(shù)采用一定的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制。但是地下工程往往非常復(fù)雜，依靠任何單一公式都難以準(zhǔn)確預(yù)測地下工程施工的影響，國內(nèi)外主要是應(yīng)用現(xiàn)場監(jiān)測來動(dòng)態(tài)監(jiān)控施工影響，同時(shí)指導(dǎo)施工。 6.1施工監(jiān)測的目的根據(jù)工程自身的風(fēng)險(xiǎn)及環(huán)境保護(hù)要求，且從信息化施工的要求出發(fā)，應(yīng)根據(jù)施工工況系統(tǒng)、周詳?shù)谋O(jiān)測方案和信息化反饋系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)施工的安全。施工監(jiān)測主要目的：監(jiān)控周圍建筑物與結(jié)構(gòu)本身的安全性；將監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)測值相比較，以優(yōu)化設(shè)計(jì)；確定合理的施工工藝和施工工序，以優(yōu)化施工。 6.2量測項(xiàng)目、測點(diǎn)布置、監(jiān)測手段與監(jiān)測頻率盾構(gòu)法隧道監(jiān)測。盾構(gòu)法施工的必測項(xiàng)目包括：沿線地表沉隆、建構(gòu)筑物和地下管線的變化、隧道變形和位移測量等。其他項(xiàng)目根據(jù)具體情況選測，諸如地中位移、隧道內(nèi)力、地層與管片的接觸壓力等。建構(gòu)筑物監(jiān)測。在建筑物周圍設(shè)置測點(diǎn)，觀測隧道施工過程中地表發(fā)生的沉降（尤其是不均勻沉降）和位移，據(jù)以判定建筑物的安全性，以及采用的工程保護(hù)措施的可靠性。根據(jù)本工程的特點(diǎn)確定的量測項(xiàng)目、測點(diǎn)布置、監(jiān)測手段與監(jiān)測頻率詳見如表6。 7結(jié)論與建議 通過分析和采取對應(yīng)措施，上涌公園站大塘站盾構(gòu)區(qū)間工程風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)等級均在可接受水平內(nèi)。 區(qū)間下穿大塘站采用盾構(gòu)法能夠有效控制既有車站的沉降變形，保證既有地鐵車站的安全運(yùn)營。 地下工程往往非常復(fù)雜，依靠任何單一公式都難以準(zhǔn)確預(yù)測地下工程施工的影響，很大程度上依賴施工人員的個(gè)人技術(shù)水平，下一步研究的重點(diǎn)是注