摘　要:结合具体工程的概况,分析了区间隧道施工对楼群的不利影响,采用有限元方法进行模拟,对可行的几种加固方案进行比较,从而选择出最优加固方案,以指导施工。

　　引言

　　北京地铁10号线劲松站至终点站区间隧道周围条件极为复杂,尤其是要近距离穿越几栋居民楼,最高的有16层、最低的有3层,在复杂的地质条件下施工必须确保居民楼的绝对安全,而且做到施工期间不扰民,因此,安全保障措施必须绝对可靠,决定对靠近居民楼的区间隧道采用人工挖孔桩加固,以下就几种加固方案的加固效果进行研究,选取最优加固方案。

　　1工程概况

　　1.1工程地质及水文地质条件

　　该区间隧道穿越地段地表主要为东三环东侧辅道路面,沿线的建筑物主要有农光里小区(3栋永6,1栋永3)、内燃机厂农光里宿舍(1栋永6,1栋永5,1栋永15)、龙辉大厦(永16),高层建筑距地铁最近距离为4.3m～6.55m,受地铁影响大。区间线路均在第四纪地层中穿过,隧道顶部覆土厚度为13m～17m。

　　该区间主要由人工堆积层、第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚世冲洪积层组成。区间线路均在第四纪地层中穿过,隧道洞身主要穿过地层为中粗砂、粉质粘土、粉土、粉细中砂。

　　勘测深度范围内测量到三层地下水,第一层为上层滞水,水位埋深5.7m;第二层为潜水,水位埋深11.8m～13.0m;第三层为层间潜水,水位埋深19.7m～21.8m。

　　1.2 周围环境状况

　　劲终区间靠近居民楼段隧道为一大跨隧道和小段面隧道两条隧道,其中居民楼在大段面隧道一侧,小段面隧道施工采用台阶法,大段面隧道采用双侧壁导坑法施工。典型段面开挖宽度为14.428m,开挖高度为9.18m,支护形式为复合式衬砌。

　　2 区间隧道施工对楼群的不利影响

　　由于暗挖隧道开挖跨度达14m,覆土仅为1倍洞径左右(13m～17m),上覆地层难以形成承载拱,上覆土柱荷载较大。

　　区间隧道施工对高层居民楼安全是不利的,主要表现在[1]:

　　1) 区间隧道跨度大,采用双侧壁导坑法施工[1],施工步骤多加之需降水,造成对楼房基础地层的多次扰动,如没有稳妥可靠的技术措施保证,叠加后可能产生超量的不均匀沉降,给楼房的安全带来致命的危害。2)区间隧道,在初支施工过程中随着开挖在楼房静载作用下土层应力释放,引起的土体水平位移,使楼房基础产生不均匀沉降[3]。

　　3 加固方案

　　为了控制开挖引起的地表沉降,避免对附近的居民楼造成影响,决定采取以下三种方案进行加固,为了研究各方案的加固效果,决定采用有限元进行模拟,找出最佳加固方案,并提出建议。

　　1)在靠近房屋一侧施作直径0.8m,间距1.2m的隔离桩。2)在靠近房屋一侧施作直径1m,间距1.2m的隔离桩。3)在靠近房屋一侧施作直径1m,间距1.2m的隔离桩,并对左右线隧道之间的土体进行注浆加固改良(水泥浆或水泥砂浆),同时对靠近住宅一侧的土体进行注浆加固改良。

　　4 加固方案的数值模拟

　　4.1 计算模型

　　采用平面三角形单元,隔离桩用梁单元模拟,其他均采用实体单元进行模拟,小导管加固地层,加固厚度取20cm,地面活载和房屋荷载均取20kN,计算范围两边均取两隧道最外侧距离的3倍,隧道底部取隧道高度的5倍距离,拱顶以上取到地表。加固挖孔桩位置在右侧隧道边墙外3.5m处,桩长取隧道底部以下3.5m,房屋位置设想隧道边墙外4m处。采用同济曙光有限元计算软件进行分析。计算参数取值如表1所示。

　　4.2 计算结果

　　计算时先采用台阶法开挖右洞,然后采用双侧壁导坑法开挖左洞。共设6个开挖步,15个增量步。

　　4.3 结果分析

　　1)不加固

　　从计算结果可以得出,加固前房屋所处位置处地表位移(节点113,357,770,1174,1415,1697)竖

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