沉井施工对邻近人行天桥梯道的影响分析

2022-02-16蒋永春中交四航局第七工程有限公司广东广州510000

安徽建筑 2022年1期

蒋永春（中交四航局第七工程有限公司，广东广州 510000）

0 引言

随着国民经济的增长，我国城市建设力度越来越大，基础设施建设不断完善，但是在建设中部分工程会对周边环境造成较大的破坏，比如沉井下沉施工[1][2]。沉井施工是深基础工程和地下结构建筑物工程最常见的施工技术，在沉井施工中，会引起周围土体应力发生改变，从而导致变形，进而会对周边建筑物造成影响，其影响可能无法避免，需要提前验算分析其对周边建筑物的影响程度[3～5]。本文通过福建某截污调蓄工程，通过分析沉井施工期间对周边环境的影响，判断是否会对邻近人行天桥梯道的安全性造成影响，并建议后续施工期间加强监测及预警，为类似工程提供借鉴。

1 工程概述

某城市截污调蓄工程方形沉井项目位于人行天桥西侧南部梯道旁，其作为顶管工作井，内侧长8.0m，宽4.0m，壁厚600mm，底板厚600mm，开挖深度8.3m，混凝土强度为C30，底部采用C25水下素混凝土封底至卵石层，并且在内部设置素混凝土流槽。沉井西侧为一条南北走向内河，东侧周边拟建设高压旋喷桩，直径700mm，深入沉井刃角底下5.0m，拟建沉井具体布置详见图1。

图1 沉井及人行天桥桥台平面布置示意图（mm）

本工程人行天桥于2011年左右施工完毕并已投入使用，设计安全等级为二级，结构重要性系数为1.0，设计年限100年。主桥桥面宽度为4.0m，梁高1.2m，梯道宽度为2.5m，坡度为50%，梁高0.7m，其主体上部结构采用整体式钢箱梁，主要受力构件采用345C钢，其他构造钢板采用Q235B，下部桥墩采用钢管混凝土柱式墩，内充C30微膨胀混凝土，桩基采用C30水下混凝土浇注，基础变位影响力按不均匀沉降0.5cm考虑。沉井施工影响范围内梯道桥台采用盖梁式桥台，圆板式橡胶支座，桩径1.0m，桩长约18.0m，桩基进入卵石层不小于5.0m。

工程存在的主要难题在于：①方形沉井侧壁距离人行天桥梯道桥台边缘极近，约为5.0m，陆地可利用空间狭小；②沉井西侧紧邻南北走向内河道。

2 工程地质和水文地质条件

2.1 工程地质条件

根据现场钻探揭示及已有地质资料，结构土工试验结果，沉井施工影响范围内场地地貌单元为冲淤积平原地貌，土层自上而下分布有：①杂填土；②淤泥；③粉质粘土；④卵石；⑤残积砂性粘性土。具体情况详见表1、表2。

计算参数表1

计算参数表2

2.2 水文地质条件

沉井施工影响范围内场地地下水类型主要为①场地上部杂填土层中的上层滞水：主要赋存于浅部的杂填土层中，上层滞水的水位和水量随季节变化较大，雨季上层滞水水量较丰富，枯季水量变小。补给主要为大气降水及地表径流入渗，排泄方式主要为蒸发和下渗；②卵石层及全风化花岗岩层的孔隙承压水：主要赋存于卵石层及全风化花岗岩中联合含水层的孔隙承压水，地下水水量丰富，补给来源主要为侧向补给和上部含水层垂直补给，以下渗排泄为主。

3 支护结构应力状态计算分析

这种计算方法通过分析沉井侧墙的最大变形量、整体稳定安全系数及周边土体的沉降情况，判断出沉井稳定安全，影响周边环境较小，故可判断人行天桥梯道的安全情况。

3.1 计算参数

本文依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）[6]，提出一种简化思路，计算模型如下：①沉井侧壁作为钢筋混凝土墙；②沉井作为基坑；③采取瑞典条分法；④在总应力状态下，取土条宽度为1.0m；⑤坑外水位设置在地表下4.0m；⑥坑外设置超载荷载 20.0kPa。具体计算参数详见表3。

基本信息参数表3

3.2 计算结果

施工期间变形及结构受力最大的工况为沉井开挖至坑底的情况，故取开挖到坑底时的变形及受力情况，分析沉井开挖对人行天桥桥墩是否有影响，具体情况详见图2～图5。

图2 验算模型参数

图3 工况1

图4 内力位移包络图

图5 地表沉降图

经整体稳定验算及抗隆起验算，得出①Ks=1.354，整体稳定满足要求；②支护底部，Ks=6.527≥1.800，抗隆起稳定性满足。

3.3 结果分析

通过以上计算及监测结果可知：

①沉井结构开挖到最深的底部时，结构的最大变形量为33.68mm，小于规范允许的数值40mm；

②沉井开挖深度为8.3m底部嵌入卵石层不到1m，而人行天桥的桥墩长度约18m，桩底嵌入卵石层不少于5m，天桥的桥墩基底深于沉井的施工影响范围；

③基坑的整体稳定安全系数为1.354，大于规范要求的1.35。

④人行天桥桥台处土体沉降计算最大值为41mm。

在确保沉井结构的设计强度满足开挖深度的要求及施工满足设计要求的前提下，沉井施工对人行天桥的安全不会产生明显影响。这是一种简化计算方法，计算过程中未考虑沉井垂直方向钢筋混凝土墙的有力支撑作用和高压旋喷桩对土体的加固处理作用。因为这两种均是有利因素，计算分析中未考虑，而得出的结果尚符合要求，故分析结果可采用。