更全的杂志信息网

城市轨道交通隧道下穿既有高架线风险评估

更新时间:2016-07-05

0 引言

随着城市化进程的不断加快,世界各国政府均致力于城市地下空间的开发和利用。城市轨道交通是世界公认的低能耗、少污染的“绿色交通”,对于实现城市的可持续发展具有非常重要的意义。目前,我国城市轨道交通建设已经进入快速和集中发展期,国内各大城市相继开展了轨道交通建设。

城市轨道交通工程多处于复杂的城市地质条件和环境条件之中,工程建设主要以地下工程为主,工程场地分布区域线长面广,不仅地质条件复杂多变,环境条件也十分复杂,不可避免地给工程设计、施工带来各类环境技术难题。其中城市轨道交通地下工程施工与桥梁桩基之间的相互作用是一个复杂的结构-岩土的动态响应问题,成为相关学者关注的研究重点。

Cheng(2004)、Pang(2005)等对新加坡东北线隧道邻近新建高架桥桩工程的隧道-土-桩相互作用进行了三维数值分析和反分析研究。Lee、Gordon、Emilios(2005)采用三维弹塑性有限元模型,考虑土体的固结作用来预测桩-土-隧道之间的相互作用机理,研究了桩基在隧道推进过程中的响应。Lee和Ng(2005)采用岩土离心机模型试验分析,提出隧道开挖影响范围为隧道纵向开挖面1倍洞径,并且隧道开挖面的推进不会显著影响到桩上已有弯矩和轴向荷载的分布。何海健等(2006,2007)采用数值模拟辅以现场实测的方法,研究了地铁洞桩法施工引起邻近基桩的变形、变化情况。李宁等(2006)采用有限元数值模拟分析技术,研究因隧道开挖施工而引起周围土体及不同位置单桩的变形规律。研究了桩洞距、桩端位置、桩土模量比、桩承载特性等因素对桩体变化规律的影响。吴波等(2006,2007)采用ABAQUS软件动态模拟了北京地铁10号线国贸站西北风道施工过程、邻近短桩和长桩桥基的变形和受力性态以及桩土相互作用机理。

城市轨道交通地下工程下穿城市桥梁的相关研究日益得到国内外学者的重视。本文以北京地铁15号线隧道工程下穿既有地铁5号线高架结构为背景,研究了地下工程下穿城市桥梁的风险评估与控制工作,以作为类似工程的参考。

33年的风雨跋涉,她把辛勤的汗水撒在了这片郁郁葱葱的乡村沃土,把梦想释放在这片桃李芬芳的校园。站在教育这块精神高地上,她守望着那个远大的理想,守望着那个甜美的梦想,不改的是对教育的初心,不忘的是时代的使命。在基础教育征程中,她谱写了一曲又一曲感人至深的乐章,她就是哈尔滨市通河县祥顺镇中心小学校长范金英——

1 工程概况

1.1 工程简介

(3)采用台阶法开挖断面土体,短进尺施工,循环进尺长度0.5m。左、右线在下穿段都增设临时仰拱,开挖至桥桩水平距基础12.0m时,开始增设临时仰拱。直到安全通过桥桩并延伸12.0m,临时仰拱设置总长为24.0m。

健全有关农村垃圾治理的法律法规,完善农村垃圾治理管理制度,运用法律思维方式应对农村垃圾治理过程中出现的问题,并切实加强执法与监督。

工程影响范围的地铁5号线线路为高架区间线路,采用轨60kg/m钢轨,扣件采用有螺栓小压力ω弹条DTⅥ2型扣件,检测范围内扣件无调高,道床为混凝土整体道床。DTⅥ2型扣件利用更换绝缘轨距垫可调整轨距+8~-4mm,利用铁垫扳倒边可调整轨距0~-12mm,两者结合可调整轨距+8~-16mm,采用调高垫板调整水平最大调高量为+15mm。图1所示为区间隧道与5号线桥桩剖面关系图,图2所示为高架桥墩台横断面图。

2008年,汶川地震,死亡人员数量为6.9万人左右。2010年,玉树地震,死亡人数也达0.26万左右。自然灾害、大型事故等仍然对人类具有潜在威胁。公众在突发事件中,如果具备一些自救、互救技能,或许能使更多生命得到救治,将致残致死率降至最低。

1.2 地质条件

区间下穿北苑路段主要穿越土层为①1杂填土层、①粉土填土层、③粉土层、③1粉质粘土层、④2粉土层、④3粉细砂、④2中粉土层、⑥粉质粘土层、⑥2粉质粘土层。对工程有直接影响的地下水为上层滞水(一)和潜水(二),两层水的水位埋深为7.3~11.7m,几乎涵盖整个结构范围。

1.3 施工方法

区间隧道采用标准单线单洞马蹄形断面,下穿段区间隧道宽6.2m,高6.5m,左右线间距17.0m。区间采用台阶法开挖,主要施工步骤为:

(1)深孔注浆加固隧道顶部及侧墙部分地层,加固范围为开挖面及拱顶和边墙外圈2.5m区域。

注浆方式采用后退式(WSS)绣阀管深孔注浆施工,隧道结构顶部为粉细砂层注浆采用后退式注浆工艺,浆液采用水泥-水玻璃浆。其余部分位于粘土和粉质粘土层中,注浆方式采用后退式劈裂注浆工艺,注浆液采用水泥浆。

图1 区间隧道与5号线桥桩剖面关系图 Fig.1 Sectional diagram between interval tunnel and metro line 5 bridge pile

图2 地铁5号线高架桥墩台横断面图 Fig.2.Metro line 5 viaduct pier cross-sectional map

注浆时分节钻孔,每节长度为2.0m,两节之间采用双孔专用接头和专用钻头钻孔,钻一孔,注一孔。注浆管长度为12.0m,纵向搭接长度为2.0m,浆液采用水泥浆。注浆压力1.0~1.2Mpa。注浆加固段总长21.5m。

(2)地层注浆加固后单轴抗压强度达到0.6~1.0 MPa,渗透系数为1×10-8 cm/s。

北京地铁15号线安立路站—大屯路东站区间线路西起安立路站,位于大屯路下方沿大屯路东行,在大屯路东口与北苑路交叉路口下侧穿既有5号线桥桩后到达大屯路东站。在区间左、右线两侧各有一处桥桩,左线结构外侧距离5号线桥桩桩基净距为3.5m,右线隧道结构外侧距离桥桩桩基净距为3.9m,线间距为17.0m,该处区间隧道埋深为12.85m。

5号线桥桩为C25钻孔灌注桩,直径为1000 mm,长度为30.0m。地铁15号线暗挖区间沿东西方向下穿地铁5号线高架桥第12联,下穿段高架区间为28.0m+35.0m+28.0m三跨预应力钢筋混凝土连续箱梁,地铁15号线暗挖区间从35.0m跨下穿,下穿段高架桥为4桩方形承台,长宽均为5.0m,厚2.0m,埋深约为0.5m,桩径1.0m,桩长30.0m,桩底位于粉土、粉质粘土层。

采用数值模拟方法对区间隧道下穿引起的既有5号线高架桥桩变形进行预测。数值模拟计算采用FLAC-3D建立计算模型,地层计算设置大变形,其中土层、既有桥梁结构、桥梁承台和桩基础均采用实体单元,不同的土层采用不同的材料参数模拟。

(5)待初期支护达到强度后,在初期支护背后注浆,使初期支护与地层密贴。注浆管直径φ42,间距3m×3mm,梅花型布置,对初衬背后全周注浆。每开挖2.0m,就及时进行初至背后的注浆,注浆压力控制在0.5MPa。初支背后注浆应分多次补偿。注浆采用从下到上的顺序进行。注浆参数需根据现场试验进行调整。

(6)拱部二次衬砌预留压浆孔,采用φ42注浆管注浆,注浆压力不大于0.2MPa,侧穿5号线桥桩范围,二衬背后的回填注浆,应采用强度高、流动性好的硫铝酸盐类水泥浆液。保证初期支护与二衬之间密实。

区间隧道左线先行下穿5号线高架桥,完成穿越后右线隧道开始施工,最终两线隧道完成高架桥的穿越工程。

2 工程风险评估

根据工程情况,对矿山法隧道穿越区域可能影响到的既有高架结构的安全状态进行评估,主要包括隧道两侧各两个桥桩。

2.1 重要性评估

工程影响范围的高架桥为北京地铁5号线高架区间为很重要的城市高架桥,重要性等级为Ⅰ级。

2.2 安全现状评估

该区段高架桥梁建成距施工时约5年半多的时间,结构检测结果表明其主体结构外观完好,盆式橡胶支座外观完好。桥梁墩柱混凝土强度按单个构件进行评定,其推定值为51.0~52.5MPa,梁体混凝土强度按批构件评定推定值为56.6MPa。

如今,我们的国家强大了,文化因此而兴盛。作为老百姓,物质生活好了,对精神生活就会有更高的要求。在物质和文化这个节点上,如果文化的发展和服务跟不上,那将是很危险的。群众文化阵地,不被我们用健康的正能量的文化产品占领,那么就会被其他的不良习气占领。因此,文化工作者对群众文化的引领,十分重要。国家规划设计,给了我们文化发展的方向,我们文化工作者,作为群众文化工作的领头羊,起到特别重要的作用。通过这些年的努力和践行,现在事实已经充分证明,我们国家对公共文化服务体系的投入,已经在城市社区、乡镇村屯,初见成效。

桥梁墩柱混凝土碳化深度在2.0~4.0mm之间,梁体混凝土碳化深度在4.0~6.0mm之间。桥梁墩柱混凝土钢筋保护层厚度在58.0~69.0mm之间,梁体混凝土钢筋保护层厚度在38.0~45.0mm之间。检测范围内所有构件钢筋锈蚀概率小,综合评定该高架桥安全性等级为良好。

在检核思考时,教师也要提醒学生注意方法的可行性,有的实验方案不能随意调整。例如,在“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验中,教师可以引导学生思考能否探究pH对其他酶的影响,如唾液淀粉酶等,让学生选择相应的检测指标并设计实验方案。学生根据所学过的知识可能会想到用本尼迪特试剂来检测淀粉水解的产物还原糖,或用碘-碘化钾溶液来检测淀粉剩余的量。从理论上看似乎是可行的,但是实际操作起来却发现存在问题。因为碘-碘化钾溶液在碱性环境下不能起作用,本尼迪特试剂本身也会受到酸性环境的影响。这样的拓展实验尝试可以帮助学生理解为何教材中选用过氧化氢酶,而不选用唾液淀粉酶来进行这项实验。

2.3 施工影响预测评估

(4)每步开挖均打设锁脚锚管,采取两根并排,每榀钢支撑共打设4根。

土体采用摩尔-库仑弹塑性本构模型,既有桥梁结构、桥梁承台和桩基础,基础采用线弹性本构模型,桥梁桩基础与土层的接触采用接触面单元进行模拟。通过刚度等效的方法,将桥梁结构等效为一种同刚度材料。

场区内地层主要为粉土填土、粉土、粉质粘土、粉细砂、粘土等层,根据勘察报告中提供的参数,各个地层主要物理力学参数见表1。根据检测结果,高架结构的物理力学参数见表2。

边界条件的选取时除了顶面取为自由边界,其他5个面均采取法向约束。计算模型横剖面左侧区域至隧道开挖影响12-3桥梁承台外侧11.0m,右侧至隧道开挖影响12-0桥桩外侧11.0m,模型长度共118.0m。模型高度至地面以下50.0m。模型宽度以桥梁承台为中心,向两侧各30.5m,共61.0m(图3)。计算荷载考虑既有高架桥列车荷载等作用,综合为20kPa 。

图3 计算模型横剖面示意图(单位:m) Fig.3.Sketches section of calculation model (unit: m)

他提醒自己,要记得告诉他太太说话小心点:她那个“麦太太”是家里有急事,赶回香港去了。都是她引狼入室,住进来不久他就有情报,认为可疑,派人跟踪,发现一个重庆间谍网,正在调查,又得到消息说宪兵队也风闻,因此不得不提前行动,不然不但被别人冒了功去,查出是走他太太的路子,也于他有碍。好好地吓唬吓唬她,免得以后听见马太太搬嘴,又要跟他闹。

计算模型见图4、图5,共划分了175384个实体单元,183786个节点。

左侧隧道首先开挖,第一步开挖上部土体5.0m,第二步继续开挖左线隧道上部土体5.0m,下部土体5.0m;穿越段按3.0m进尺进行开挖,共计14步。左侧隧道贯通后开挖右侧隧道,第一步开挖上部土体5.0m,第二步继续开挖右线隧道上部土体5.0m,下部土体5.0m;穿越段按3.0m进尺进行开挖,共计14步。

表1 地层和建筑基础的物理力学参数表 Tab.1 Physical and mechanical parameters of building and formation foundation

序号名 称密度ρ/(g/cm3)压缩模量E/MPa泊松比μ粘聚力/kPa内摩擦角°厚度/m土体埋深/m 1粉土填土①1 1.75 4.1 0.31 5 10 1.0 0.0~-1.0 2粉土③1.99 11.5 0.31 5 29 4.5-1.0~-5.5 3粉质粘土③1 1.94 6.0 0.32 29 18 4.0-5.5~-9.5 4粉细砂③3、④3 1.95 30 0.27 0 25 3.5-9.5~-13.0 5粘土⑥1 1.95 7.5 0.24 53 22 13.0-13.0~-26.0 6粉土⑥2 1.98 8.6 0.29 5 27 2.0-26.0~-28.0 7细中砂⑥3 2.05 35 0.26 0 32 4.0-28.0~-32.0 8粉质粘土⑧2.00 8.0 0.32 29 18 18.0-32.0~-50.0

表2 既有高架结构物理力学参数 Tab.2 Elevated structure physical and mechanical parameters

名 称容重γ / (kN3 /m)弹性模量 E /MPa 泊松比μ既有高架结构25.0 34.5e3 0.20

施工过程中严格执行施工方案,深孔注浆加固体达到预定强度后进行地层开挖。台阶法开挖断面土体,循环进尺长度为0.5m。左、右线在下穿段24.0m范围内增设临时仰拱。同时,对隧道初支背后进行注浆,采用从下到上的顺序进行。拱部二次衬砌与处支间进行注浆,保证初期支护与二衬之间密实。

一是以内部控制为契机,强化预算绩效控制。建立相互制衡的内部管理机制,对于重大资金支出、预算内的重大项目申报和执行,要实行单位管理层集体研究和决策制度。将预算控制植入经济活动的每一个环节,保障经济事项依法依规。完善相关制度建设,强化预算刚性,严格预算调整审批程序,各单位未经批准不得自行调整资金使用范围、预算额度和开支标准。

图4 计算总模型 Fig.4 Calculation model

图5 隧道与桥梁结构位置关系 Fig.5 Tunnel and bridge structure Location diagram

图6 既有高架结构承台和桩基竖向沉降等直线图 Fig.6 Elevated structure cap and pile vertical settlement straight line chart

表3 既有高架结构承台上表面监测点变形结果 Tab.3 The deformation monitoring results of elevated structure cap surface

承台编号最大位移/mm承台间差异位移/mm 12-0-2.251-1.797 0.454—12-1 2.697 1.602 1.095 4.174 12-2 2.682 1.589 1.093 0.014 12-3-2.313-1.833 0.48 4.209最小位移/mm最大差异位移/mm

由计算结果可知,隧道穿越部位两侧的两个桥梁承台可出现向上的隆起位移,最大隆起值为2.697mm。桥梁桩基在隧道穿越注浆加固部位可出现上浮,底部出现一定的沉降变形。两个桥梁承台之间的差异沉降较小,为0.014mm。

穿越区外侧的两个桥梁承台主要为向下的沉降位移,最大值沉降值为-2.313mm。桥梁桩基主要为沉降变形。穿越区外侧和中部桥梁承台之间的差异沉降值较大,可达到4.209mm,工程实际应注意对其差异沉降的变形控制。

根据变形计算结果可知,隧道下穿施工引起的桥梁变形值较小,但该既有5号线高架桥对变形的要求较为严格,较小的变形也可能引起既有线路的运营安全。因此,综合评定矿山法隧道施工对既有地铁5号线高架结构的影响程度可为严重。

2.4 综合性评估

根据以上分析,重要性评估结果,该既有线高架结构重要性等级为Ⅰ级;安全现状评估结果,其安全性等级为良好;施工影响预测评估结果,矿山法隧道下穿施工对既有线高架结构的影响程度为严重。因此,根据该既有线高架结构的风险发生的可能性为可能发生,综合评定其工程环境风险等级为一级,为风险等级最高的环境风险。

在各个桥梁承台上表面的四角和中部布设监测点,4个墩台共计20个监测点。既有高架结构承台和桩基的竖向沉降计算结果见图6。各个桥梁承台的竖向沉降计算结果见表3。

2) 间歇采样重复转发干扰的采样周期Ts取值灵活,不同取值可产生不同干扰效果,因此可适用于任何线性调频体制脉压雷达;

矿山法隧道下穿过程中,既有5号线高架梁体结构竖向变形的最大沉降值为-1.1mm,最大隆起值为+0.9mm。桥墩结构竖向变形的最大值为-1.3mm,最小值为+0.9mm,均小于控制值3.0mm,相邻桥墩的差异沉降值较小。轨道结构变形较小,未超过控制值。既有线安全运营未受到影响,工程施工圆满完成了对高架结构的穿越。

3 结论

通过北京地铁15号线安立路站—大屯路东站区间矿山法隧道下穿既有5号线高架结构的风险评估与控制研究得出以下结论:

综上所述,自VR技术运用于新闻生产与传播以来,将VR技术更好地运用于新闻生产与传播中,对新闻报道实现最大强度的创新,一直是许多新闻工作者奋斗的目标。为不断更新观众所能接受的新闻报道形式,使得观众在VR新闻中享有虚拟技术带来的视觉冲击。发挥VR技术在新闻生产与传播中的作用,使得虚拟现实技术趋于成熟,让其在众多自媒体发展的阶段占有一席之地,成为新时代媒体的重要组成部分,为我国科技发展带来更多的新产品与相应的专业人员。

如倘若采取DN100立管材料,管道中心到墙面的水平距离最好不超过110毫米。而倘若采取DN50立管材料,管道中心到墙面的水平距离最好保持在75毫米左右即可。除此之外,对于排水横管而言,如穿越地下室构建物外墙等位置时,建议设计人员最好安装相对应的套管设施,并且排水横管间距必须超过300毫米。

(1)矿山法隧道工程影响范围内的高架桥为北京地铁5号线高架区间结构,其重要性等级为Ⅰ级。

(2)根据相关检测结果,该区段高架桥梁主体结构外观完好,强度、混凝土钢筋保护层厚度等符合相关要求,其安全性等级为良好。

(3)三维数值模拟结果表明,工程施工造成既有高架结构的变形约为-2.3~2.7mm,高架桥对变形的要求较为严格,受影响程度可评定为严重。

(4)综合以上分析,该既有线高架结构风险发生的可能性为可能发生,综合评定其工程环境风险等级为最高级一级。

七连败,这个尴尬的记录追平了山东男篮史上最长连败记录(2005—2006、2011—2012赛季,山东男篮分别遭遇七连败)。

(5)施工过程严格执行深孔注浆加固方案和开挖要求,监测结果表明高架结构和轨道结构等的变形满足控制要求,既有线安全运营未受到影响,矿山法隧道工程圆满完成对地铁5号线的穿越施工。

参考文献

Cheng C Y,Dasari G R,Leung C F,et al,2004.3D numerical simulation of tunnel-soil-pile interaction[J].Tunnelling and Underground Space Technology.19:381-382.

Pang C H,Yong K Y,Chow Y K,2005.Three-dimensional numerical simulation of tunnel advancement on adjacent pile foundation[J].Erdem.Solak.Underground Space Use:Analysis of the past and lessons for the future.London: Taylor and Francis Group.1141-1147.

Lee G T K,Ng C W W,2005.Effects of advancing open face tunneling on an existing loaded pile[J].Journal of Geotechnical& Geoenvironmental Engineering, 131(2):193-201.

Gordon T K,Lee I ,Charles W W Ng,2005.Effects of Advancing Open Face Tunneling on an Exiting loaded Pile[J].Journal of geotechnical and geo-environmental engineering.ASCE.2.

Emilios M,Comodromos,Spyridoula V,et al,2005.Evaluation of negative skin friction effects in pile foundations using 3D nonlinear analysis[J].Computers and Geotechnics,(32):210-221.

何海健,刘维宁,项彦勇,等,2006.地铁施工对邻近桥桩影响的研究现状与探讨[J].都市快轨交通,19 (5):85-88.

何海健,项彦勇,刘维宁,2007.地铁施工引起邻近桥梁桩基差异沉降的概率分析[J].岩石力学与工程学报,26(S1):3257-3265.

李宁,王柱,韩煊,等,2006.地铁开挖对上部桩基变形的影响研究[J].土木工程学报,39(10):107-111.

吴波,刘维宁,索晓明,等,2006.城市地铁施工近邻短桩桥基加固效果研究[J].土木工程学报,39(7):99-103

吴波,刘维宁,索晓明,等,2007.北京地铁转弯段施工对近邻桥基的影响研究[J].岩土力学,28(9):1904-1908.

韩博,吴锋波
《城市地质》 2018年第1期
《城市地质》2018年第1期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号