轨道开挖对建筑桩基影响分析

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

一、工程概况

重庆轨道交通六号线区间隧道K19+147～K19+164段右线右侧约9m为太山安置房一标段5#楼。根据调查，该建筑采用桩基，基底标高为279～288m。基础与隧道顶板间中等风化岩石顶板厚约12.5m，根据三角关系，隧道位于该建筑物的应力扩散角内，隧道开挖对上部建筑影响大。小区段隧道覆土深度21.54m，桩基底距隧道顶部最小距离7.49m，隧道位于砂质泥岩中，K19+135～K19+175段采用非爆开挖施工，隧道结构型式为单线单洞马蹄形断面。

二、计算模

分析模型以重庆轨道交通六号线支线K19+147～K19+164段临近太山安置房一标段5#楼隧道为研究对象，隧道跨度为11.16m，高度为8.38m。本项目分析模型中左右截断边界距洞室侧壁的距离取为4倍的洞室跨度，下截断边界距洞室底板的距离取大于3倍洞室高度，上截断边界距洞室顶板的距离延伸至地表，取21.54m。每个桩基荷载按2.5MPa考虑。土体本构模型采用基于弹塑性理论分析的摩尔库伦模型，二次衬砌及桩基本构模型采用基于弹性理论分析的弹性模型。

模拟开挖步序如下：

①初始地应力→②桩基开挖→③灌入桩基混凝土→④桩基加载→⑤开挖隧道左半部分→⑥左半部分锚喷及施作临时钢拱架→⑦开挖隧道右半部分→⑧右半部分锚喷及拆除临时钢拱架→⑨边墙及仰拱二次衬砌施作。

由于本次计算主要考虑区间隧道开挖时围岩变形及对桩基的影响，故在步序④完成后对整体位移清零，再进行隧道开挖模拟。

三、六号线区间隧道施工围岩变形分析

图1 隧道开挖时围岩竖向变形云图

图1、图2为区间隧道临近桩基段开挖时和二衬施作后围岩竖向变形云图，从中可以看出：随着开挖过程的进行，围岩竖向变形量和影响范围逐渐扩大，开挖完成后洞室拱顶围岩沉降最大值为3.0mm，拱底围岩最大隆起量为3.7mm。隧道稳定性与支护时机的选择密切相关，在施工过程中应采取边开挖边支护的原则，及时支护，实时监测，确保隧道整体稳定性满足要求。

四、建筑物影响分析

太山安置房一标段5#楼采用桩基础，设计桩入土深度为15.40～15.66m，嵌入基岩1.6m左右。

为了研究隧道开挖过程中可能导致的太山安置房一标段5#楼倾斜变形规律，建模时预先在桩基础底部设置了3个监测点，分别为图7中的A、B、C，隧道开挖至二衬施作后，各监测点变形情况如下：A点下沉0.748mm，B点下沉0.453mm，C点下沉0.296mm。

故AB边倾斜角为：

BC边倾斜角为：

因此，在隧道开挖过程中太山安置房一标段5#楼的倾斜值满足要求。

五、区间隧道临近太山安置房一标段5#楼处理措施

六号线区间隧道施工过程中采取如下措施对太山安置房一标段5#楼进行保护：

(1)严格采用非爆破施工；

(2)加强初期支护参数，做到强支护；

(3)限制每循环开挖进尺，及时支护，尽早封闭围岩；

(4)及时对初期支护及二衬背后进行注浆；

(5)加强监控量测工作，及时反馈信息，以便修正设计。

需要进一步收集太山安置房一标段5#楼竣工资料，并进行第三方检测和评估。

六、总结

本文采用有限元软件对重庆轨道交通6号线穿越太山安置房一标段5#楼工程进行了数值模拟，研究了轨道开挖引起周围土体位移以及建筑物桩基础位移情况，结果表明：轨道开挖对建筑物桩基础有一定影响，但是只要施工得当，把风险控制在标准范围之内，其影响是很小的。