某高层建筑基坑对苏州1号线工程的影响.docx

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某高层建筑基坑对苏州1号线工程的影响

某高层建筑基坑对苏州１号线工程的影响

摘　要：

拟建的苏州某高层建筑基坑距离在建的苏州市轨道交通１号线某地铁车站及相邻地铁区间较近，为了明确该基坑施工作业对轨道交通工程的影响大小，需要展开技术分析。

本文采用ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ软件进行建模分析，在区间、车站及周边建筑等环境下，模拟了基坑开挖、支撑架设到结构回筑的施工全过程，进行静力非线性全过程分析，结果表明，采取相关保护措施后基坑正常实施对地铁车站和区间的影响在安全可控范围内。

关键词：

超高层　基坑　地铁车站　地铁区间　ＧＴＳ

１　高层建筑基坑工程概况

     拟建工程为集办公和商业为一体的超高层建筑，主楼高度１８６ｍ，裙楼高度２８．２ｍ，拟采用桩筏基础，基坑开挖深度在１７．０～１９．５ｍ左右，局部深坑为２３．７５ｍ，开挖平面尺寸７９．５５ｍ×９４．５ｍ，基坑变形控制保护等级为一级，地面最大沉降量≤０．１％Ｈ，围护墙最大水平位移≤０．１４％Ｈ（Ｈ为基坑开挖深度），且≤３０ｍｍ。

其中，北侧地下墙位移控制按照地铁保护要求，不大于２０ｍｍ。

     高层建筑的基坑为规则矩形，采用的１０００厚地连墙＋３道混凝土内支撑体系，同时对西侧和北侧基坑地墙两侧进行了搅拌桩加固，在区间和基坑之间布置一排隔离桩，隔离桩距离高层建筑基坑地墙３．９ｍ，采用Φ７００＠１０００的灌注桩。

２　轨道交通

     １号线的相关工程概况地铁站为地下双层岛式车站。

结构顶板覆土埋深３．０ｍ，车站结构底板埋深约１６ｍ，座落在粉土和粉质粘土层，地下水位埋深约０．５ｍ。

车站外包总长度５７３．２ｍ（净长５７０ｍ），站本体外包总宽２０．３ｍ（净宽１７．３ｍ），外扩通道范围外包总宽为３３．２ｍ（含外扩通道）。

     端头井宽２６．３ｍ，东、西侧端头井均为始发接收井。

车站主体采用现浇钢筋砼双层双跨及三跨箱形框架结构；外扩通道路地下二层采用现浇钢筋砼双跨及三跨箱形框架结构，外扩通道地下一层采用现浇钢筋砼四跨及五跨箱形框架结构。

车站两端区间隧道采用盾构工法施工。

车站主体采用０．８ｍ厚地下连续墙或Φ８５０ＳＭＷ工法桩围护结构形式，明挖顺作法施工；车站设计为全包防水。

     目前在建的地铁站已完成主体结构及覆土作业，相邻区间也已全部完成管片拼装作业。

下图为该区段的地铁车站结构平剖面：

３　高层建筑基坑与轨道交通

     １号线的关系高层建筑基坑与轨道交通

     １号线之间的平面关系高层建筑基坑与地铁站围护地墙距离约１２．５５ｍ，与盾构区间的距离约为１３．５ｍ，如下图所示：

     高层建筑基坑与轨道交通１号线之间的剖面关系

     高层建筑基坑距离地铁站区间管片约为１３．５ｍ，盾构区间中心距离地面为１２．２３ｍ，具体的剖面图如下：

４　高层建筑基坑对轨道交通１号线影响评估

４．１　计算模型的建立

     由于基坑主要为深度１７ｍ，基坑平面尺寸为９４．５ｍ×７９．５５ｍ，根据高层基坑与地铁设施的平面关系，可以仅选取一半的基坑即北侧的基坑进行分析，同时基坑东西两侧至少各选取两倍基坑深度范围，北侧选取地铁端头井地墙外侧约２０ｍ的范围，因此选取的平面尺寸约为１７１ｍ×９７ｍ，基坑深度为１７ｍ，计算深度选取大于２．５倍基坑深度约４５ｍ，结构模型如下图：

     其中结构模型总图如下（包括基坑围护体系、酒店、区间、地铁车站）

     本次评估分析选取三维隧道与岩土软件ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳＶ２．５０进行。

４．２　地质断面选取

     综合考虑计算范围内的地质资料后，选取的地层断面如下：

４．３　地质参数选取

     根据上述计算范围内的土体，结合地质资料，选取的土层参数如下表：

４．４　相关计算参数选取

４．５　计算结果

     由于基坑开挖导致基坑周边及坑底土体卸载，地应力释放而重新分布，基坑底部隆起，围护结构向坑内发生侧向位移，引起区间和站发生侧移，导致车站结构和区间管片内力也发生变化。

     根据上述计算设置对模型进行非线性全过程分析，结果表明基坑开挖到底至１７ｍ时基坑位移达到了最大值，待浇筑基坑１７ｍ处底板（即裙房底板）后继续开挖，基坑的位移已经稳定，因此计算结果以开挖到裙房坑底为主要显示结果。

     由于篇幅的限制，以下主要显示模型整体、高层建筑基坑、地铁结构、地铁车站、区间Ｙ向（垂直于地铁轨行方向）位移、Ｚ向（竖向）位移。

（均以开挖到裙房坑底即开挖至１７ｍ为准，余同）

     模型整体位移如下：

     结构整体位移（主要为坑底位移、地面位移和围护体系的位移、地铁车站和区间结构的位移）

模型结构整体Ｚ向位移

（坑内土体隆起２５．５ｍｍ、地面下沉最大１４．２ｍｍ）

４．６　计算结果分析

     根据上述结果，可见由于基坑开挖导致的主要影响总结如下：

     １、基坑

     根据上述计算结果，基坑变形控制等级可以达到一级要求。

主要控制数据见下表：

     ２、地铁车站

     参照上海市关于地铁保护的相关标准，车站的变形可以满足要求。

具体的参数如下表：

     同时，基坑开挖导致的车站结构内力增加均较小，具体见下表：

     结合车站结构的实际配筋情况，上述内力均在车站结构承载力范围之内，结构处于安全范围内。

     ３、地铁站区间

     同时，基坑开挖导致的区间管片内力增加均较小，剪力最大增加１３０ｋＮ，弯矩最大增加１０５（ｋＮ＊ｍ），核算盾构管片配筋，上述内力增加后管片结构仍处于承载力安全范围内，因此区间结构满足安全要求。

     上述计算分析结果表明，在正常施工条件下，高层基坑开挖后，基坑自身变形可以满足一级基坑的变形控制等级要求，基坑自身是安全，同时基坑开挖导致的地铁站结构和相邻盾构区间变形和内力增加均不影响地铁车站的安全性，地铁车站和相邻区间均处于安全范围内。

     因此，本次技术评估表明，只要通过精心的施工组织，高层基坑的围护设计方案不影响地铁车站及相邻区间的结构安全和正常使用。

５　对工程的施工要求及建议采取的措施

     基坑施工过程中应做好施工监测，坚持信息化施工，及时准确的对监测数据进行处理并根据监测结果及时调整开挖施工参数，把施工风险降至最低。

     高层建筑基坑需要确定合理的施工方案和应急措施，严格控制施工工艺，严格控制隔离桩和地下墙施工造成的施工扰动。

由于地层土的粉性比较重，地下连续墙如果发生渗漏将对基坑和周边环境造成不利影响，因此在基坑开挖阶段一旦发生管涌冒砂等现象应及时采取应急措施控制水土流失。

     加强高层建筑基坑与地铁车站和相邻区间的联动监测，平时加强基坑巡视，实现各方信息及时共享，使各方均能够在第一时间根据监测结果采取及时有效的措施，确保基坑及地铁设施的安全。

参考文献

［１］ＧＢ５０１５７－２００３，地铁设计规范［Ｓ］．

［２］ＧＢ５０００７－２００２建筑地基基础设计规范［Ｓ］．

［３］ＤＧＪ０８－１０９－２００４，城市轨道交通设计规范［Ｓ］．

［４］ＤＧＪ－１１－１９９９，地基基础设计规范［Ｓ］．

［５］ＤＧ／ＴＪ０８－６１－２０１０基坑工程技术规范［Ｓ］．

［６］ＴＢ１０００３－２００５，铁路隧道设计规范［Ｓ］．

［７］ＪＧＪ７９－２００２，建筑地基处理技术规范［Ｓ］．

［８］刘建航，侯学渊主编．基坑工程手册［Ｍ］．中国建工出版社，１９９７年４月．