浅谈地铁车站修建对临近桥梁桩基的影响

王长宁

(南京地铁建设有限责任公司, 江苏南京 210022)

浅谈地铁车站修建对临近桥梁桩基的影响

王长宁

(南京地铁建设有限责任公司, 江苏南京 210022)

为了能够减小地铁车站基坑开挖对桥梁桩基的影响，便于进行车站基坑影响管线的改移，某地铁车站采用了逆作板+盖板的方式进行基坑开挖及车站施作，采用了数值计算的方法分析了逆作板+盖板的方式进行基坑开挖对桥梁桩基的影响，结果表明逆作板+盖板的方法对既有桥梁桩基影响小，并有利于地面交通疏解及管线改移，可作为类似工程的参考。

地铁车站； 桥梁桩基； 逆作板； 盖板； 模型； 计算

近年来随着我国经济迅猛发展，地表空间利用紧张及地面交通拥堵等问题越来越明显，为了解决交通拥堵问题，国内各大城市开始了地铁修建，地铁在城区穿越，将会对周边环境产生影响。目前，有大量学者对地铁修建对周边环境产生的影响进行了研究，其研究成果主要集中于地铁区间下穿建筑物时对地表建筑物及对环境的影响[1-8]。杨广武[9]等以北京地铁7号线双线隧道近距离穿越双井桥工程为例，采用FLAC3D三维数值模拟软件分析了地铁双线隧道在开挖和支护过程中，邻近桩基内力与变形的变化规律，郑熹光[10]等采用数值方法研究了城市盾构隧道施工对邻近桥梁单桩、两桩、四桩基础的应力与位移的影响规律，吴贤国[11]等分析了地铁施工邻近桥梁安全风险管理流程，构建地铁施工邻近桥梁安全风险管理体系。

在某城市的地铁修建中遇到了地铁车站靠近桥梁桩基的情况，笔者采用数值计算的方法分析研究了逆作板+盖板施工方法进行基坑开挖对桥梁桩基的影响。

1 工程概况

某地铁车站修建过程中靠近周边高架桥桥梁桩基，同时由于需要满足地下管线占用地下空间的需要，在设计中采用了逆作板结合盖板的方式进行施作，将地下管线调向逆作板区域上方通过。逆作板、盖板区域及桥梁桩基与地铁车站的关系如图1、图2所示。

图1 逆作板、盖板区域及桥梁桩基平面

图2 逆作板及盖板区域纵剖面

2 数值计算

2.1 模型建立

利用FLAC 3D建立了地铁车站逆作板区域的二维模型。模型中桩基数量取横断面内的桩基数3，桩基长度为50 m，桩基利用FLAC 3D中的桩单元模拟，车站左侧桩基距车站14 m，右侧桩基距车站17 m。根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》确定桥墩所受外力。计算模型尺寸为：225 m×1 m×76 m，共建立了11 916个网格单元，计算模型见图3。

图3 计算模型

2.2 计算参数

数值模拟中，桥梁部分只建立了桥梁的墩台，桥梁提供的外力通过计算之后施加在桥梁墩台上。

桥墩所受外力计算如下：高架桥跨31 m，桥面宽度取20 m，双向4车道，荷载折减系数为0.67，桥梁跨高取1.5 m。根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》可知：

桥梁所受均布荷载为31×10.5×5×0.67=872.34 kN。

桥梁所受集中荷载值为(180+4×26)×0.67=761.12 kN。

桥梁自重为20×31×1.5×25=23250 kN。

实际工程中总共有桩基15根，每根桩基受力为(23250+872.34+761.12)/15=1658.89 kN，计算断面总共有桩基3根。桥梁桩基直径1.2 m。因此，外部施加应力为(1658.89×3)/4.52=1.1 MPa。计算中采用的土层参数根据当地地勘报告确定，具体参数见表1。

表1 计算参数

2.3 计算步骤

数值计算过程中首先进行自重计算，模拟原始地层固结沉降。固结完成后进行地下连续墙及格构柱施作，而后进行车站结构施作。主要步骤为(1)开挖上覆土，逆作板施作；(2)上覆土回填；(3)开挖第一道横撑以上部分土，施作第一道横撑；(4)开挖第二道横撑以上部分土，施作第二道横撑；(5)开挖至基坑底部；(6)施作底板；(7)拆除第二道横撑；(8)施作中板；(9)拆除上横撑。盖板区域计算过程与上述步骤类似。

3 计算结果

3.1 逆作板区域计算结果

计算过程中对桥梁承台沉降量、桥梁桩基沉降量及桩基的侧向位移进行了监测(图4～图6)。

(a) 车站左侧桥梁承台沉降

(b) 车站右侧桥梁承台图4 逆作板区域桥梁承台沉降

(a) 车站左侧桥梁桩基沉降

(b) 车站右侧桥梁桩基沉降图5 逆作板区域桥梁桩基沉降

图4表明了车站左右两侧桥梁承台沉降约为8.71 mm，且桥墩沉降较为均匀桥墩左右沉降差很小，不会出现桥梁倾覆。

图5表明桥梁桩基在埋深小于15 m部分沉降存在一定的离散性(沉降最小值8.63 mm，沉降最大值8.88 mm)，埋深大于15 m部分沉降基本稳定于8.71 mm，这是由于数值模拟中车站主体结构埋深约为15.83 m，在车站主体结构影响下，桥梁桩基产生不均匀沉降。

(a) 左侧桥梁桩基侧移

(b) 右侧桥梁桩基侧移

图6表明，桥梁桩基侧移较小，最大值仅为0.84 mm，且车站两侧桥梁桩基侧移均趋向于车站呈现两头小中间大的趋势，最大侧移出现在车站主体下方5 m(桩基埋深20 m)的位置。这是由于施作逆作板并将上方土体回填后将对埋深较浅处桩基位移空间产生一定的约束效果。

3.2 盖板区域计算结果

计算过程中对桥梁承台沉降量、桥梁桩基沉降量及桩基的侧向位移进行了监测，见图7～图9。

图7表明了车站左右两侧桥梁墩台沉降约为8.17 mm，且桥墩沉降较为均匀桥墩左右沉降差很小，不会出现桥梁倾覆。

图8表明桥梁桩基在埋深小于15 m部分沉降存在一定的离散性(沉降最小值8 mm，沉降最大值8.26 mm)，埋深大于15 m部分沉降基本稳定于8.17 mm，这是由于数值模拟中车站主体结构埋深约为15.83 m，在车站主体结构影响下，桥梁桩基产生小量不均匀沉降。

(a) 车站左侧桥梁承台沉降

(b) 车站右侧桥梁承台图7 盖板区域桥梁承台沉降

(a) 车站左侧桥梁桩基沉降

(b) 车站右侧桥梁桩基沉降图8 盖板区域桥梁桩基沉降

图9表明，桥梁桩基侧移较小，最大值仅为0.66 mm，且车站两侧桥梁桩基侧移均趋向于车站呈现两头小中间大的趋势，最大侧移出现在车站主体下方5 m(桩基埋深20 m)的位置。这是由于施作盖板将对埋深较浅处桩基位移空间产生一定的约束效果，从而使得桩基侧移出现两头小中间大的结果。

5 结论

(1)盖板及逆作板的施作可以有效控制桥墩、桥梁承台、桥梁桩基的沉降。

(a) 左侧桥梁桩基侧移

(b) 右侧桥梁桩基侧移

(2)地铁车站开挖过程中进行逆作板及盖板施作对桥梁承台及桩基侧向位移较小，同时盖板及逆作板的施作对桥梁承台、桩基的侧向位移均较小。

[1] 周正宇. 地铁邻近既有桥梁施工影响分析及主动防护研究[D].北京交通大学,2012.

[2] 丁鹏华. 盾构隧道施工地层移动对临近桥梁桩基的影响研究[D].北京交通大学,2015.

[3] 蔡忠泽. 临近高架桥的地铁施工分析与研究[J]. 铁道标准设计,2012(1):92-95.

[4] 郭宏伟. 隧道开挖对既有桩基影响的数值模拟及承载力可靠度分析[D].北京交通大学,2009.

[5] 范红菊. 地铁车站暗挖施工对地表及邻近桥桩沉降的影响规律研究[D].西安科技大学,2013.

[6] 李晓敏. 地铁隧道盾构法施工对邻近建筑物桩基变形的影响研究[D].西安科技大学,2013.

[7] 郭孝坤. 郑州地铁盾构下穿施工对既有建筑桩基承载力的影响研究[D].郑州大学,2015.

[8] 黄鑫. 区间隧道下穿小月河及樱花西桥的工程处理措施与数值计算[D].中南大学,2010.

[9] 杨广武,赵江涛,苏洁. 地铁施工对既有桥梁桩基的影响研究[J]. 都市快轨交通,2014(3):70-74.

[10] 郑熹光,何平,张安琪,等. 地铁施工对邻近桥梁桩基础内力影响分析[J]. 现代隧道技术,2015(3):110-118.

[11] 吴贤国,张立茂,陈跃庆. 地铁施工邻近桥梁安全风险管理研究[J]. 铁道工程学报,2012(7):87-92.

注册建造师管理新规征求意见(一)

为落实国务院行政审批制度改革要求、进一步规范注册建造师管理，住房城乡建设部对已执行10年的《注册建造师管理规定》(建设部令第153号)进行了修订。近日，住房城乡建设部将修订后的《注册建造师管理规定》(以下简称“规定”)公开征求意见。

规定共有7章49条。根据规定，未取得注册证书的建造师，不得担任建设工程项目的施工单位技术负责人、项目负责人和项目技术负责人，不得以注册建造师的名义从事相关活动。国务院住房城乡建设主管部门对全国注册建造师的注册、执业活动实施统一监督管理。

在“注册”章节中，规定明确，注册建造师实行注册执业管理制度，注册建造师分为一级注册建造师和二级注册建造师。申请初始注册时，建造师要具备“受聘且只受聘于一个单位”等条件。

取得一级建造师资格证书并受聘于一个从事工程建设单位的人员，通过聘用单位向国务院住房城乡建设主管部门提出注册申请；也可以向聘用单位工商注册所在地的省、自治区、直辖市人民政府住房城乡建设主管部门提交申请材料。主管部门在5日内将全部申请材料报国务院住房城乡建设主管部门审批。

摘自《中国建设报》

王长宁(1964～)， 男, 大学本科，高级工程师，从事轨道交通工程建设管理工作。

U449.52

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[定稿日期]2017-07-05