浙江省二建建设集团有限公司 315202
摘要：隔离桩作为一种基坑防护措施，已广泛运用于控制坑外邻近建（构）筑物的变形基坑。但隔离桩的保护作用因受众多因素影响而不具有规律性性，往往需要针对具体工程进行针对性研究。本文以宁波地铁一号线世海区间的某深大基坑工程为依托，研究隔离桩保护基坑开挖对隧道变形影响，结果表明，该工程中隔离桩的设置反而对隧道变形产生不利影响。
关键词：隔离桩；基坑开挖；盾构隧道变形；三维计算
1 前言
城市地下空间的大规模开发利用，特别是为了解决城市公共交通问题而大力兴建地铁，当地铁建设完成并投入运营以后，就一直伴随着周边地下空间的开发与利用，这是典型的近接工程的代表。当地铁周边进行地下空间开发利用时，会改变地铁周围土体的应力场，对盾构隧道产生不利影响。隔离桩作为控制基坑或隧道施工对邻近建筑物影响的方法之一，近些年来也已广泛运用于工程实践中。但目前，有关隔离桩控制深层土体位移得而研究仍较少，且对其在基坑开挖过程中控制邻近隧道及地表建（构）筑物变形的作用机理的认知也欠深入，因此，仍需对其保护隧道变形做进一步深入的具体案例分析研究。应宏伟等[1]以杭州某深大基坑为例，基于ABAQUS平台，采用修正剑桥模型，分析了隔断墙在基坑开挖过程中控制邻近建筑物变形的作用机理，研究表明隔断墙可明显降低坑外地表最大沉降，减小地表沉降槽的面积，对保护邻近建筑物有利。郑刚等[2]依托天津市某深大基坑工程对隔离桩保护邻近既有隧道进行了研究，通过对比分析数值模拟值与现场实测值，掌握了隔离桩对土体深层位移及隧道位移的控制机制；张冬梅等[3]以隧道穿越江河为研究背景，分析了在建隧道对已建隧道的影响，通过对比分析设置隔离桩前后已建隧道的变形情况，发现隔离桩能够减小在建隧道施工对已建隧道变形的影响
本文将以宁波地铁一号线世海区间的某深大基坑工程为依托，基于有限元软件PLAXIS平台，采用小应变土体硬化模型，对宁波世海区间隧道附属基坑工程的隔离桩设计方案进行数值模拟分析。
2 工程概况
本次研究的隧道近接基坑工程位于宁波市东部新城核心区，拟建建（构）筑物由1幢连体主体建筑及其裙楼组成。整个地块上将设两层地下车库。总占地面积为15388m2，总建筑面积约66256m2，其中地上建筑面积约46416m2，地下建筑面积约19840m2。
基坑规模较大，呈一定的不规则形，周长约405m，开挖深度为9.85m。根据基坑自身特点、实际施工条件、施工顺序特点及以往类似工程的实践经验，采用钻孔灌注桩加二道钢筋混凝土水平内支撑支护形式。竖向支护体系采用下挂式支护形式，如图1所示。第一道支撑面标高为-3.0m，第二道支撑面标高为-7.6m，地板面标高为-9.4m。支护桩采用Φ900~Φ1000的钻孔灌注桩，立柱采用Φ800钻孔桩。
工程场地周边环境复杂，地铁1号线距离基坑边缘最近处约45.0m，埋深约11m。地铁隧道在该区间段上为双线隧道，采用盾构法施工。盾构隧道外径6.2m，内径5.5m，衬砌环宽1.2m，厚0.35m，双线隧道间净间距5.0~7.0m。
图2 3D有限元模型
对比分析3D中加隔离桩和不加隔离桩两种工况，提取各阶段位移云值图，获得各部分位移数据，并将隧道位移最大值制成图表进行分析，如图3和4所示。
由图3可知，随着施工的不断推进支护桩位移最大值呈增长趋势。在开挖第二层过程中，支护结构位移最大值的变化最为显著，主要是由于第二层开挖深度大，由此产生的卸载作用明显，迫使基坑围护结构产生较大变形。开挖第三层的变化幅度较第二层小，其原因可归结为以下2点：（1）第三层的开挖深度小，开挖产生的卸载作用小；（2）在第三层开挖前，两道支撑结构已设置完毕，第三层开挖所引起的卸载作用主要由这两道支撑承担。对比图中加隔离桩和不加隔离桩两种工况可以发现，加隔离桩所对应的各阶段围护结构位移最大值均比不加隔离桩的大，说明隔离桩对围护结构变形产生了不利影响。
图4 隧道位移最大值
图3隧道位移最大值的变化趋势与围护结构大致相同，均表现为在开挖第二层时变化幅度最为显著，而开挖第三层时变化趋势相对减缓。图4中两种不同工况下隧道变形最大值表明，设置隔离桩时所对应的各阶段隧道位移最大值均大于不设隔离桩时的 ，这表明隔离桩的布设对隧道变形具有不利影响。因此，这种隔离桩初步设计方案并不适用于宁波世海区间隧道附属基坑工程。
4 结论
通过对宁波世海区间附属基坑工程的隔离桩设计方案进行数值分析，发现该工程中隔离桩在保护隧道变形方面并不适用，无法达到预期的效果，隔离桩的布设对隧道的变形具有不利影响。根据上述计算结果，仍需对隔离桩的设置进行深入研究，探求能够有效控制隧道变形的隔离桩设置方法，为实际工程提供切实可行的设计方案。
参考文献：
[1] 应宏伟,李涛,杨永文等. 深基坑隔断墙保护邻近建筑物的效果与工程应用分析[J]. 岩土工程学报, 2011,33(7): 1123-1128.
[2] 郑刚, 杜一鸣, 刁钰. 隔离桩对基坑外既有隧道变形控制的优化分析[J]. 岩石力学与工程学报, 2015, 34(s1):3499-3509.
[3] 张冬梅, 黄宏伟, 王箭明. 复杂环境条件下浅埋近间距大直径盾构隧道施工的相互影响及控制[J]. 现代隧道技术,2008(s1): 203-206.
作者简介：周旭光，浙江省二建建设集团有限公司，浙江省宁波市镇海区骆驼街道民和路519号，邮编，315202，年龄，47， 性别，男；民族，汉；学历，大学本科；职称，高级工程师；职务，直属项目部经理。
论文作者:周旭光,郑海锋,徐成功,董琦荣
论文发表刊物:《防护工程》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/31
标签：隧道论文; 基坑论文; 位移论文; 工程论文; 最大值论文; 盾构论文; 海区论文; 《防护工程》2017年第27期论文;