非對稱側(cè)向荷載作用下地鐵基坑圍護結構土壓力特性與變形性狀研究

1、非對稱側(cè)向荷載作用下地鐵基坑圍護結構土壓力特性與變形性狀研究         08-12-23 13:04:00     作者：張志勇 陳少波 杜毅    編輯：studa0714【內(nèi)容摘要】本文首先簡單介紹了張楊路地鐵車站的施工技術措施，然后分析了土壓力特性與地下墻的變形性狀，結果發(fā)現(xiàn)，土壓力與地下墻變形均呈現(xiàn)非對稱的分布特征，即臨近老車站側(cè)的土壓力與墻體水平變形比遠離側(cè)的小得多，這與車站圍護結構在開挖階段所受的非對稱荷載作用有關。同

2、時基坑圍護結構變形小于相應的控制指標，這也充分說明了所采取的施工技術措施的有效性與合理性，為我國軌道交通平行換乘樞紐車站的建設積累了豐富的經(jīng)驗?！娟P鍵詞】非對稱荷載主動土壓力地下連續(xù)墻變形平行換乘樞紐車站Abstract：A series of construction measures adopted in Zhangyang Road Subway station were de-scribed in briefly in this paperThe monitoring data showed that the deformation of southern dia-phragm wal

3、l(adjacent to DongtionRd Subway station)was less than that of northern diaphragm wall，and SO did the active earth pressure acted on diaphragm waltThe asymmetrical lateral load seemedto make contribution to this phenomenonKey words：Asymmetrical lateral load active earth pressure deformation of daphra

4、gm wall parallelinterchanger station    1  引  言   目前我國大城市的軌道交通建設正呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，但城市軌道交通要解決城市交通擁堵的頑癥就必須網(wǎng)絡化，而網(wǎng)絡化面臨的首要技術問題就是解決不同線路之間的換乘同題。城市軌道交通換乘的方式主要有十字交叉換乘、三角換乘以及平行換乘等方式，而平行換乘方式因為具有換乘路線短、換乘時間少以及占地下空間小等優(yōu)勢必將在我國的軌道交通換乘樞紐中得到廣泛的應用。平行換乘樞紐中后建地鐵車站的一個顯著特點是車站圍護結構在施工階段尤其是開挖尚未支撐時處

5、于非對稱荷載的作用下(臨近老車站側(cè)的荷載小，遠離老車站側(cè)的荷載大)，在這種荷載作用下，車站基坑圍護結構的受力與變形特性呈現(xiàn)什么樣的特征值得關注。S.Kaza-ma1采用修正的Es一y模型研究了圍護墻兩側(cè)土體性質(zhì)迥異、單側(cè)放坡開挖、單側(cè)堆土、單側(cè)水位上升等四種工況導致的非對稱荷載作用下圍護墻的變形特性，發(fā)現(xiàn)了荷載大一側(cè)的圍護墻體變形較另一側(cè)墻體大得多，甚至通過支撐的軸力傳遞使得小荷載側(cè)的墻體向非開挖面土體方向變形；Miyazaki等2研究了不同側(cè)向壓力作用下的圍護墻體的變形特性。本文結合我國軌道交通建設中第一個平行換乘樞紐車站上海地鐵4號線張楊路車站施工實踐，分析了該車站圍護結構的受力及變形特性

6、，以期對以后類似工程提供借鑒。    2  工程概況    21工程簡介    上海地鐵4號線張楊路車站位于浦東世紀大道(張楊路濰坊路之間)的慢車道及北側(cè)人行道下，與世紀大道走向一致。張楊路車站全長2186m，標準段寬199m，基坑開挖深度2082l22866m。車站主體結構為雙柱三跨、地下三層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱形結構，圍護結構采用厚1000mm、深35m的地下連續(xù)墻。    22工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件    車站場地60m深度范圍

7、內(nèi)均為第四紀晚更新世以來的松散沉積物，施工場地平坦，地面標高為+39m左右(下文中均以±0000m計)。本場地的地層分布及部分物理力學性質(zhì)參數(shù)詳見表l。    23  周圍環(huán)境    張楊路車站南側(cè)約5m便是平行于張楊路車站、已經(jīng)投入使用的地鐵2號線東方路車站；北側(cè)緊鄰好美家裝飾城和世紀聯(lián)華大賣場等構筑物。根據(jù)文獻3規(guī)定及本工程的實際情況，本工程基坑為一級保護，即要求地面最大沉降量01H(23mm)，圍護墻最大水平位移014H(32mm)。周圍環(huán)境條件詳見圖l。3施工技術措施與變形控制措施簡介3.1基坑“化整為零”

8、施工技術在張楊路車站基坑中間增設4道臨時封頭墻（結構形式與深度同基坑圍護結構），將車站分為五個小基坑（各小基坑長度分別為35m、56m、40m和50m），進行跳隔明挖施工，具體施工順序為：先施工兩端頭井（第一、五施工區(qū)），再施工中間部分（第三施工區(qū)），最后施工第二、四施工區(qū)。3.2基坑內(nèi)土體多方法加固施工技術考慮到兩端頭井與標準段的開挖深度以及空間尺寸的差異，將整個基坑劃分為重點部位（端頭井）和非重點部位（標準段），從而選擇不同的方法對坑內(nèi)土體井加固，即：端頭井內(nèi)采用旋噴加固，坑底下至一244m滿堂加固，坑上井字形抽條加固；標準段內(nèi)坑底下即一20.8244m范圍內(nèi)土體采用水泥土攪拌樁抽條加固和

9、雙液注漿抽條加固，兩種加固方法在平面上相互間隔。抽條加固平面上間隔距離約3m，每條加固寬度約3m。    一般而言，在上海的地鐵基坑工程中，為了提高基坑抵抗變形的能力，在開挖前，對基坑被動區(qū)土體進行加固，加固范圍一般為基坑底下36m。但該工程標高一244m下即為層土(黃色粉質(zhì)粘土)，該層土土體c，值分別為4lkPa和22°，強度已很高。而土體加固會造成土體的擾動，反而不利于該層土體強度的提高，故該層土不加固，即整個基坑被動區(qū)加固范圍為坑底至標高一244m處。    33  土方開挖與組合支撐施工技術 &#

10、160;  具體情況為：基坑標準段采用7道鋼支撐，土層逐層開挖，每層開挖標高(支撐中心標高)分別為一2.3m(一0806)、一50m(一4.006)、一72m(一6206)、一102m(一9256)、一129m(一12256)、一165m(一15506)和一208m(一18106)。兩端頭井內(nèi)采取組合支撐的方案，其中一、四道為鋼筋混凝土支撐，其余則為鋼支撐；西端頭井每層開挖底標高分別為一70m(此標高上為東方路車站原風井結構，一次鑿除)、一105m、一125m、一155m、一190m一217m和一228m，每道支撐中心標高分別為一1550m、一5650m、一8750m、一11850m

11、、14950m、一17750m、一20350m；東端頭井每層開挖底標高分別為一65m(此標高上為東方路車站原出入口結構，一次鑿除)、一95m、一129m、一159m、一189m和一228m，每道支撐中心標高分別為一0930m、一4830m、一8230m、一11660m、一14530m、一17330m、一19930m。  34  基坑內(nèi)降承壓水施工技術    張楊路車站基坑內(nèi)由于承壓水頭較高，故需采取降承壓水措施。上海地鐵基坑降承壓水的常規(guī)做法是把降承壓水井點打設在坑外，在本工程中，由于深35m的圍護結構已經(jīng)將承壓水隔斷，若要使坑內(nèi)承壓水水頭降低

12、至相應要求，則這樣井點管長度及降水深度勢必很大，會造成周圍土體的較大沉降，因此，在本工程中特將降承壓水井點打設在坑內(nèi)，共10口降承壓水井點，各施工區(qū)分別為3、l、2、1、3口，在基坑開挖至一14000m時開始降承壓水。    4  基坑圍護墻外主動土壓力特性分析  41  基坑圍護墻外側(cè)開挖面上土壓力理論計算   42  基坑圍護墻外側(cè)開挖面上土壓力實測分析    圖3、圖4、圖5分別為第五施_工區(qū)南北兩側(cè)(El和E2)5m、15m和20m深度處土壓力隨基坑施工工況變化曲線。從圖中可以得出如下結論：(1)在基坑開挖及結構回筑施工階段，北側(cè)墻外土壓力較南側(cè)土壓力大129456kPa；在頂板澆筑完成并覆土后兩側(cè)土壓力趨于接近，兩者僅