地铁施工风险工程变形控制分析

地铁施工风险工程变形控制分析

沈阳建筑大学辽宁沈阳110000

摘要:本文依托某地铁车站建设项目,根据车站自身施工工艺、周边环境及建设条件,对车站进行风险源评估,并逐项对风险源进行分析和建立模拟模型,根据参数分析的结果确定地铁车站施工对周边建(构)筑物的变形影响程度,针对风险源施工对建(构)筑物的影响,采取相应控制措施,减少变形量,使其满足规范要求,对实际地铁施工过程中的风险控制具有借鉴意义。

关键词:地铁;暗挖;风险源;变形控制

1.引言

地铁车站一般选在城市繁华区,那里建筑物、桥梁、道路、地下管线十分密集,周围环境的开挖对土体变形反应很敏感,因此对周围环境的保护就成了深基坑支护问题中的重中之重。因此在保证地铁深基坑的支护合理安全外,控制好其对周围环境的影响有重大的经济、社会效益。

我国地下工程风险管理受环境限制发展较晚,近几年国家基础设施建设大面积展开,相关专家学者对于地下工程风险管理逐步展开研究,丁士昭(2003)根据广州和上海地铁等工程建设经验,对地铁建设中的风险和保险模式提出相关建议,并对地铁施工提出多项指导意见[1]。边亦(2005)对地下工程风险管理多个环节进行了详细的研究,通过对地下工程的计算,对风险发生的概率以及造成损失的分析,改进了层次分析方法,对施工提出重要指导价值[2]。范益群等[3]通过国内外施工经验提出了地下施工抗风险设计理念;刘大安]针对基坑开挖施工开发的“综合地质信息系统”,简化地下工程施工设计计算工作[4];我国也相当重视地下工程施工的风险管理,制定了《地铁与地下工程建设技术风险控制导则》,《地铁及地下工程建设风险管理指南》[5],指导地下工程安全风险管理的标准程序化及规范化。

2.工程简介

地铁太原街站位于南京南街与中华路交口以南,沿南京南街布置,与地铁一号线太原街站采用通道换乘。本站为地下二层三跨岛式站台车站,车站长231.7米,标准段宽度为25.3米,车站底板深度27m,车站主体结构采用暗挖PBA工法施工。

车站临近建筑物:欧亚联营商场位于太原街站东侧,一期为地上7层框架结构,地下1层筏板基础埋深7.4m;二期为地上21层,地下2层结构,筏板基础深度9.6m。一号线太原街站3号出入口底板距换乘通道拱顶距离约6.05m,集水坑处为3.85m。新世界一期工程为地上35层,地下3层结构,筏板基础埋深15.75m,距车站主体结构水平距离约10.9m-11.0m;新世界二期工程为地上31层,地下4层结构,筏板基础埋深18.23m,距车站主体结构水平距离约11.0m。

3风险工程变形性能分析

3.1换乘通道下穿车站3号出入口及欧亚联营数值分析

3.3.1计算模型

边界约束各方向取值范围应不小于3~5H(H为换乘通道开挖跨度),本风险工程数值分析取值范围为:横向取200m,纵向取50m,竖向取50m。隧道初支采用板单元模拟,围护桩、隔离桩及桩基础采用桩单元模拟,管线及车站立柱采用梁单元模拟,车站主体顶、中、底板以及建筑墙板为板单元模拟。建筑物楼层荷载按15kP/层考虑。模型除地表为自由表面外其它均为法向约束。根据换乘通道与周边建筑位置关系,采用全断面注浆及隔离桩的加固措施。

3.3.2计算结果分析

图3-3欧亚联营桩基础变形曲线

3.2主体结构侧穿既有建筑物数值模拟

3.2.1计算结果分析

施工结束后新世界一期的沉降云图见图3-4,最大沉降点及倾斜率的历程曲线见图3-5。随着主体结构的开挖新世界一期沉降逐渐增大,负一层扣拱结束时新世界一期沉降量为1.86mm,高层倾斜率为0.03‰,施工结束时最大沉降量为2.48mm,最大倾斜率为,0.033‰,满足设计要求。

图3-5新世界一期沉降及倾斜历程曲线

施工结束后新世界二期的沉降云图见图3-6,最大沉降点及倾斜率的历程曲线见图3-7。随着主体结构的开挖新世界二期沉降逐渐增大,负一层扣拱结束时新世界一期沉降量为3.2mm,高层倾斜率为0.048‰,施工结束时最大沉降量为4.01mm,最大倾斜率为,0.052‰,满足设计要求。

图3-7新世界二期沉降及倾斜历程曲线

施工结束后欧亚联营的沉降云图见图3-8,最大沉降量为1.87mm,位于邻近导洞一侧筏板基础,而水平位移最大值为3.06mm,位于欧亚联营高层顶部,欧亚联营高层由不均匀沉降引起的倾斜率为0.056‰。满足设计要求。

图3-8欧亚联营变形云图

3.3小结

经计算,太原街站施工过程中风险工程各项变形指标均在控制标准之内,通过对风险工程采取的加固保护措施均满足要求。

4结论和展望

由于地铁工程建设位置的特殊性,在施工过程中对周边环境会产生一定影响,因此,在地铁初步设计阶段,通过对周边环境的调查,结合地铁施工工艺制定风险工程台账,并根据影响程度对风险源分类、分级,制定相应的风险保护措施,通过结构计算分析,确定加固措施满足要求。风险源管理工作对工程建设安全起到决定性作用,因将风险管理工作规范化、制度化是一项很重要的工作。

我国地下工程风险管理的研究与实践工作正在不断地进步,在国家基础建设过程中,我们的技术管理人员及领域专家不断总结风险管理相关经验,在过程中不断总结进步,同时将成果应用于后续项目的施工管理工作。但相关风险管理仍有不足之处,我国仍未有一个系统的针对风险管理的整合,建立风险管理完善的规章制度,强制约束各个施工企业,保证工程及人员的安全。在地下工程建设中,建立风险源管理系统是十分必要的,对实际施工起到很大的指导约束作用。因此建立风险管理制度,对拟建和在建的地下工程项目进行风险评估是十分必然的,并应扩大到整个地下工程建设领域。

参考文献:

[1]盛继亮.建筑工程项目风险和保险研究[D].湖北:武汉大学。2003.

[2]边亦海,黄宏伟,高军.可靠度理论在确定隧道衬砌参数的应用[J].地下空间与工程学报.2005.1(1):129~132.

[3]范益群,钟万勰,刘建航.时空效应理论与软土基坑工程现代设计概念[J].清华大学学报(自然科学版),2000,40(增1):49–53.

[4]刘大安,杨志法,柯天河,等.综合地质信息系统及其应用研究[J].岩土工程学报,2000,22(2):182–185.

[5]中华人民共和国建设部.地铁及地下工程建设风险管理指南[M].[S.l.]:[s.n.],2007.

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