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1計算模型與臨近建筑結(jié)構(gòu)的影響

理想彈塑性材料模型用于模擬施工開挖過程,結(jié)構(gòu)使用莫?dú)WHR-CFOMB完美塑料標(biāo)準(zhǔn),通常開挖的時候,應(yīng)力釋放約50%~80%,而后期支護(hù)釋放20%~50%。考慮二次襯砌只有在實(shí)際工程中做為安全儲備,且一般情況下不用于支持受力結(jié)構(gòu),既為初步支持實(shí)施應(yīng)力釋放后,可以認(rèn)為基本完成,可不考慮二次襯砌。毛洞開挖應(yīng)力釋應(yīng)為70%,初期支護(hù)設(shè)施時再釋放30%。計算時應(yīng)盡量包括開挖面積,考慮到規(guī)模效應(yīng)時的計算誤差和計算機(jī)硬件的限制,還要考慮隧道實(shí)際深埋度,計算模型和邊界條件在下列范圍內(nèi)獲取:1)計算:考慮空間的效果,沿隧道采取上88m,沿下隧道8m,與兩個正交垂直的隧道采取大小范圍100m的隧道開挖.2)邊界的條件:隧道頂面是自由邊界,底部雙向受邊界約束,剩下的一邊是法向的約束邊界。隧道模型分為245268個單位,63214個節(jié)點(diǎn)。

1.1沉降與水平偏移

建筑物隨一定量的開挖發(fā)生沉降,最高觸及4.2cm,第八開挖后逐步穩(wěn)定。從測試的三個測量點(diǎn)的位移值可以看出,建筑物不均勻沉降值達(dá)到53mm。從側(cè)面的兩個測量點(diǎn)附近擋土墻WO1和W02沉降值大于側(cè)面較遠(yuǎn)的測量點(diǎn)W03沉降值,通過數(shù)值分析驗(yàn)證鄰近開挖明顯影響建筑物的底層結(jié)構(gòu),并增加從坑的距離減小到結(jié)束,在開挖沉降變化不大的影響下已經(jīng)穩(wěn)定。建筑物的水平偏移曲線,表示建筑物因水平挖掘也出現(xiàn)側(cè)向移動,最大數(shù)值d為6cm,這個建筑的傾斜角度d/H=60/52500=0.06b。從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看,廣深港隧道開挖對上部地鐵隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響,出現(xiàn)的沉降、上浮、水平位移均在可控制范圍之內(nèi)。

1.2基坑開挖和隧道下穿

基坑開挖和隧道下穿,極有可能引發(fā)地層的擾動,使隧道周圍的建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形:包括隧道結(jié)構(gòu)的沉降與上浮、縱橫向偏移,軌道幾何尺寸發(fā)生改變,結(jié)構(gòu)開裂、滲漏水,掉塊甚至破壞隧道接觸網(wǎng)、信號電網(wǎng)、電纜等。同時,地下水位也可能受到影響,導(dǎo)致上層土體發(fā)生沉降與固結(jié),甚至擴(kuò)深到附近建筑物的地基下面,再由地基傳遞給地面建筑物,引起結(jié)構(gòu)的變形,傾斜、甚至倒塌。建筑物的自重與基礎(chǔ)剛度對地層運(yùn)動又起到約束作用,使得隧道的圍巖應(yīng)力應(yīng)變場范圍發(fā)生改變,因此,隧道與地表臨近的建筑物是相互作用相互制約的關(guān)系。

2信息化施工在地鐵結(jié)構(gòu)安保中的應(yīng)用

2.1測量方案

全站儀布置在側(cè)墻的上、下行線各布置11個監(jiān)測斷面,斷面間距5m。每個斷面2、3、5號棱鏡布置在道床結(jié)構(gòu)上,1、4號棱鏡布置在側(cè)墻下部,6號棱鏡布置在拱頂中部。上下行各布置一套精密水準(zhǔn)儀,根據(jù)需要,精密水準(zhǔn)儀可以最短20min回傳1次測量數(shù)據(jù)。

2.2全站儀與精密水準(zhǔn)儀監(jiān)測原理

2.2.1測量原理全站儀有測量高差的功能,通過正、倒鏡來測量2次高程的數(shù)據(jù),再將全站儀和被測目標(biāo)位置進(jìn)行交換,然后再進(jìn)行正鏡、倒鏡的2次高差測量,以最后4次測量的平均值結(jié)果作為兩目標(biāo)之間的高差。此方法的測量誤差可忽略不計,保證了高程控制測量的精度。

2.2.2精密水準(zhǔn)儀測量運(yùn)用其提供的水平視線,借助有分劃水準(zhǔn)尺,以實(shí)際步驟直接測出地面上兩點(diǎn)間的高度差,再根據(jù)已知的點(diǎn)高程與測得的高度差推算出另一未知點(diǎn)的高程。

2.3全站儀與精密水準(zhǔn)儀關(guān)鍵技術(shù)要求

2.3.1測量順序已知的高程控制點(diǎn):TP1,強(qiáng)制觀測墩:A-D,盾構(gòu)機(jī):E,高程從TP1引測到A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)到D點(diǎn),將D點(diǎn)的高程用作指導(dǎo)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的高程依據(jù),A、B兩點(diǎn)的高差測量具體步驟1)在A點(diǎn)設(shè)置全站儀,B點(diǎn)設(shè)置棱鏡;測得A、B兩點(diǎn)間的高差:hAB1;2)將全站儀旋轉(zhuǎn)180b,再對準(zhǔn)棱鏡;測得A、B兩點(diǎn)間的高差:hAB2;3)在B點(diǎn)設(shè)置全站儀,A點(diǎn)設(shè)置棱鏡,測得A、B兩點(diǎn)間的高差:hBA1;4)將全站儀旋轉(zhuǎn)180b,再對準(zhǔn)棱鏡;測量A、B兩點(diǎn)間的高差:hBA2;5)最后得到A、B兩點(diǎn)間的高差為:(hAB1+hAB2-hBA1-hBA2)/4。

2.3.2全站儀技術(shù)要求1)對儀器因性能不穩(wěn)定產(chǎn)生的誤差,應(yīng)通過砌固定的觀測墩來應(yīng)對,其材料采用磚混結(jié)構(gòu)或鐵制固定架,以減少受到的外界影響。2)對高差往、返進(jìn)行測量時,需保證全站儀與前視棱鏡的底座穩(wěn)固、互換。以免由于底座的腳螺旋松動引起誤差。3)在隧道中強(qiáng)制觀測墩的布設(shè)要合理,要考慮旁折光引起誤差的數(shù)據(jù),測量視線與管片內(nèi)壁應(yīng)保持0.3m。圖2為精密水準(zhǔn)儀測量示意圖,在崎嶇的地面上選A、B兩點(diǎn),再豎立水準(zhǔn)尺,以水準(zhǔn)儀提供的水平視線,在選取尺上讀a、b兩點(diǎn),這樣便得到A、B兩點(diǎn)之間高度差hAB:a-b圖2精密水準(zhǔn)儀測量示意圖精密水準(zhǔn)儀技術(shù)要求:視線長度、前后視距差、視線高度以及各項(xiàng)的讀數(shù)較差,都要按照國際標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。同時,測繪路段不符合高度差、環(huán)線的閉合差和已測的測段上的高度差的規(guī)定都應(yīng)當(dāng)達(dá)到我國二等水準(zhǔn)。

3結(jié)語

在基坑開挖和隧道下穿的施工過程中,要根據(jù)施工現(xiàn)場工程的地質(zhì)條件,支護(hù)型式與建筑物本身的安全等級等方面,對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測與嚴(yán)格控制,對隧道的深基坑開挖一定要進(jìn)行信息化設(shè)計與施工,這樣可以解決在地鐵運(yùn)營期間人員不能進(jìn)入軌行區(qū)進(jìn)行變形監(jiān)測的問題,能及時分析基坑開挖或者隧道下穿過程中地鐵結(jié)構(gòu)的位移、變形情況,以便于及時調(diào)整施工方案、進(jìn)度,從而有效保全地鐵結(jié)構(gòu)、設(shè)備安全和運(yùn)營安全。

作者：羅新中單位：(深圳市地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司