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【摘要】現(xiàn)代氣壓沉箱施工多應(yīng)用于大城市繁華地段,為把其對(duì)周邊環(huán)境的影響降到最小,試點(diǎn)工程對(duì)氣壓沉箱施工進(jìn)行了環(huán)境監(jiān)測(cè)方案,并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明:現(xiàn)代氣壓沉箱施工對(duì)周邊環(huán)境的影響較小,周邊土體、鄰近建筑物以及地管線的變位能夠控制在允許范圍之內(nèi)。

【關(guān)鍵詞】地鐵隧道風(fēng)井氣壓沉箱地下水監(jiān)測(cè)地表沉降

0前言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加速,大量的城市地下建筑物在沿海軟土地區(qū)興建,城市地下空間的開(kāi)發(fā)和利用將越來(lái)越成為城市發(fā)展的趨勢(shì);同時(shí)高層建筑、地鐵、港口、橋涵、重型地下構(gòu)筑物的建設(shè)對(duì)地下建構(gòu)筑物和基礎(chǔ)埋置深度要求也越來(lái)越高,地下空間開(kāi)發(fā)利用隨之也進(jìn)入了向大深度發(fā)展的態(tài)勢(shì)[1-4]。

在城市中心建筑物密集區(qū)開(kāi)挖建設(shè)大深度地下空間,往往面臨施工場(chǎng)地狹小、周?chē)匾O(shè)施眾多的情況;同時(shí),地下施工在開(kāi)挖時(shí)往往會(huì)引起地下水位的降低,進(jìn)而導(dǎo)致周?chē)鼗某料?嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引起周?chē)鼗乃?給鄰近建(構(gòu))筑物和地下市政設(shè)施帶來(lái)嚴(yán)重的影響;另外,市區(qū)地鐵隧道、地下高速道路、共同溝以及豎井風(fēng)井系統(tǒng)工程的施工往往受到各方面的限制。相比之下,氣壓沉箱工法在許多情況下能適應(yīng)上述方面的特殊需求,因而在工程應(yīng)用中具有不可替代的競(jìng)爭(zhēng)力及廣泛的應(yīng)用前景[5]。

本文結(jié)合上海市軌道交通7號(hào)線12A標(biāo)段浦江南浦站～浦江耀華站區(qū)間中間風(fēng)井氣壓沉箱工程進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)分析,重點(diǎn)研究了氣壓沉箱施工對(duì)周邊環(huán)境的影響,以期為今后大型地下工程的設(shè)計(jì)和施工提供一定的參考。

1施工及監(jiān)測(cè)方案

1.1施工方案

該工程根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用了六次制作、四次下沉的施工工藝進(jìn)行沉箱施工。施工中采用了在沉箱外圍設(shè)置支撐及壓沉系統(tǒng)。根據(jù)沉箱不同下沉階段通過(guò)在外圍采取支撐形式或壓沉形式來(lái)控制沉箱下沉速率及下沉姿態(tài)。在施工過(guò)程中,嚴(yán)格氣壓控制,同時(shí)針對(duì)沉箱下沉不同階段還采取了泥漿減阻,灌水壓重等手段進(jìn)行施工過(guò)程控制。主要施工工況如表1所示。

1.2監(jiān)測(cè)方案

在施工期間對(duì)沉箱周?chē)馏w的水平與垂直、地下水位、孔隙水壓力等進(jìn)行了測(cè)量,并對(duì)相鄰的煤氣管、建筑物進(jìn)行了沉降監(jiān)測(cè)。施工場(chǎng)地及監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置如圖1所示。

2監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

2.1土體側(cè)移

在沉箱周?chē)膊贾?個(gè)土體側(cè)移測(cè)孔,北側(cè)3孔(T5、T6和T7),西側(cè)4孔(T1～T4),東南側(cè)1孔(T8)。8個(gè)測(cè)孔在不同工況下的變形曲線如圖2所示。

總體而言,開(kāi)始3個(gè)工況下所有測(cè)孔土體的側(cè)移均較小,量值一般在±5mm以?xún)?nèi);各測(cè)孔均在工況4下側(cè)向位移最大。所有8個(gè)測(cè)孔中,T1測(cè)孔土體的水平位移最大,工況4下的位移達(dá)到-27.24mm。從圖中可以看出,測(cè)孔距沉箱越遠(yuǎn),土體側(cè)移相對(duì)越小。

2.2地表沉降

不同施工工況下各斷面地表沉降如圖3所示。從4個(gè)斷面的地表沉降曲線可以看出,各個(gè)斷面的最大地表沉降點(diǎn)均在最靠近沉箱的測(cè)點(diǎn),隨著距沉箱邊距離的增加,各測(cè)點(diǎn)的地表沉降逐漸減小。最大沉降點(diǎn)位于4號(hào)斷面的D4-2測(cè)點(diǎn),其最大沉降達(dá)-28mm。

2.3土體分層沉降

在沉箱兩側(cè)共布置6個(gè)土體分層沉降測(cè)孔,各測(cè)孔土體分層沉降如圖4所示。不同深度處各測(cè)孔的沉降規(guī)律基本一致,沉降量同時(shí)增加或減小。圖3和圖4監(jiān)測(cè)結(jié)果均表明沉箱施工周?chē)馏w沉降的影響很小。

2.4鄰近建筑物沉降

鄰近建筑物各測(cè)點(diǎn)沉降時(shí)程曲線如圖5所示。沉箱施工過(guò)程中,最靠近施工位置的J1-1的相對(duì)沉降值最大,其最大沉降達(dá)-8.36mm,發(fā)生在工況1,該測(cè)點(diǎn)在工況4下沉降值也較大,達(dá)-8.03mm。其余各測(cè)點(diǎn)的沉降值均較小,一般在±2mm之間,說(shuō)明沉箱施工對(duì)這些測(cè)點(diǎn)沉降的影響較小。

2.5管線沉降

鄰近管線各測(cè)點(diǎn)在沉箱施工期間的沉降曲線如圖6所示。就沉降曲線的整體形狀而言,沉箱施工對(duì)各管線變形的影響并不大,且各管線測(cè)點(diǎn)的垂直變形并無(wú)明顯的變化規(guī)律。管線各測(cè)點(diǎn)中最大沉降點(diǎn)為M3測(cè)點(diǎn),其最大沉降為-5.4mm,發(fā)生在工況4;各測(cè)點(diǎn)中最大上抬位置在M5測(cè)點(diǎn),其最大上抬位移為4.0mm,發(fā)生在工況3。

2.6地下水位

沉箱周?chē)粶y(cè)點(diǎn)水位的相對(duì)變化如圖7所示。工況1和工況2,沉箱下沉深度較淺,沉箱底部施工施加的氣壓也較小,氣壓平衡作用效應(yīng)不明顯,因此地下水位變化幅度不大,其中SW2測(cè)點(diǎn)的最大水位下降幅度僅為-37.8mm;隨著箱體的第三次下沉,所有測(cè)點(diǎn)的水位迅速上升,且各測(cè)點(diǎn)水位的上升幅度相近,工況3下最高水位點(diǎn)為SW3測(cè)點(diǎn),其水位相對(duì)于初始水位上升了91.7mm;箱體第四次下沉后期,各測(cè)點(diǎn)水位相對(duì)于工況3有稍許的下降,但水位仍高于初始水位。

2.7孔隙水壓力

沉箱周?chē)鷾y(cè)點(diǎn)孔隙水壓力變化如圖8所示。距地表越近,孔壓的變化量越大。距沉箱最近的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)SY01測(cè)孔最大孔壓變化量為10.67kPa,深度-6m;SY02測(cè)孔最大孔壓變化量為24.38kPa,深度-6m。整體而言,從工況2開(kāi)始孔隙水壓力的變化值較大,與地下水位的變化原因一致。

3結(jié)語(yǔ)

整體沉箱施工期間,沉箱周邊土體側(cè)移、地表收分層沉降、地下水位及孔隙水壓力變化均較小,施工場(chǎng)地周?chē)?構(gòu))筑物和地下管線并未發(fā)生過(guò)大的變形和位移,說(shuō)明氣壓沉箱工況能夠有效地減小施工對(duì)周邊環(huán)境的影響,從而進(jìn)一步證明氣壓沉箱式法在工程應(yīng)用中具有不可替代的競(jìng)爭(zhēng)力及廣泛的應(yīng)用前景。