复杂环境的顶管工作井深基坑设计

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1、第1期(总第177期)2015年2月中回彳后麦z有CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．1(SerialNo．177)Feb．2015DOl：10．3969／j．issn．1004—4655．2015．01．020复杂环境的顶管工作井深基坑设计邵雪莹(上海市城市建设设计研究总院，上海200125)摘要：以上海市中山公园1号门地下空间顶管工作井为例，对复杂环境下深基坑所涉及的支护选型、开挖方式、环境保护等关键技术进行研究，达到工程设计总结的目的。关键词：全回转钻孔咬合桩：顶管工作井；深基坑

2、；清障中图分类号：TU473．2文献标志码：A文章编号：1004—4655(2015)01—0062—031工程概况中山公园1号门地下空间位于上海市长宁区商业繁华地段，长宁路以北拟建地下空间与道路以南金诚福安下沉广场由矩形顶管实现连通，方便行人直达中山公园一号门地下空间，缓解局部交通压力。顶管工作井平面为不规则多边形，基坑工程平面面积308m2，基坑开挖深度约12m。周边环境条件复杂，保护要求极高(见图1)。图1基坑概况平面图收稿日期：2014—10—27作者简介：邵雪莹(1989一)，女，助理工程师，硕

3、士研究生，主要从事轨道交通、地下空间及深基坑的设计与研究工作。62基坑南临上海市轨道交通L2中山公园站一江苏路站盾构区间，最小距离约15m；北侧为长宁路，路下、地下管线众多。基坑东侧侵入金诚福安下沉广场约8．2m，接收井较下沉广场深约7m。金诚福安下沉广场原围护结构采用西850SMw工法桩，完工后围护桩内的H型钢拔除回收。基坑西南侧有一埋深约3．1m，宽约2．3m的废弃钢筋混凝土人防通道，废弃通道局部侵入本工程达3．5m，长约7m。废弃人防通道顶板厚250mm，底板厚300mm，侧墙厚300mm，底板下无

4、桩基。2水文地质拟建场地地形相对较平坦，属滨海平原相地貌单元。场地地基土在60．0m深度范围内主要由软弱的黏性土、粉性土和中密一密实的砂土组成。场地土层从上至下依次为①，杂填土、①：素填土、②褐黄一灰黄色粉质黏土、③灰色淤泥质粉质黏土、④灰色淤泥质黏土、⑤¨灰色黏土、⑤，一：灰色粉质黏土、⑥暗绿色粉质黏土、⑦。灰色砂质粉土、⑦：灰色粉砂、⑧，一，灰色粉质黏土、⑧㈦灰色粉质黏土夹砂、⑨灰色粉砂、⑩灰绿色粉质黏土，其中第③层淤泥质粉质黏土、第④层淤泥质黏土厚度达10．6m，自立性差，具有明显触变性和流变性，在

5、动力作用下土体强度极易降低。基坑场地各土层的部分物理力学指标见表1。场地浅层地下水属潜水类型，平均埋深为O．5m。中圄’丛工朽邵雪莹：复杂环境的顶管工作井深基坑设计2015年第1期根据计算结果，咬合桩最大水平位移为15．3mm<0．18％而=35．1mm，满足一级基坑环境保护要求。2)支撑体系。工作井新建区域沿基坑竖向共设置3道支撑，其中，第1道为钢筋混凝土支撑，其余均为西609钢管支撑；工作井改造区域沿基坑竖向共设置2道支撑，均为西609钢管支撑；钢围檩均采用双拼H型钢HM500×300×11×18。基

6、坑围护剖面图见图4。管线多组I建垦垫堕遣匿‰z．唑墨强_爹竺二二熟。荨杷i．：寒：_藕，、j÷=2：1痂md而·F鬻z≥．丽。。。。=．，．。晷．。‰盘：之邋÷√一1．160m7⋯”一。—■■—-’。≤i囊》。。F—z量—一一菩*⋯：目一4760m》ZH，∞⋯一鎏≤蚴‰荔霾覆鋈璐聂，么，二，缀么碰z么幺嚣高压旋喷桩加固冀一19．060。gu28≥1。o磐n粪王z下沆_广场改造新增围护zh一2，1。，’v⋯J⋯J⋯H⋯⋯一麓⋯j銎．560m(bl000@750全回转钻孔咬合桩蒸。1—黧皇凹m藤j／图4基坑围

7、护剖面图3)地基加固。工作井基坑坑底位于④层灰色淤泥质黏土，坑底采用高压旋喷桩满樘加固，加固厚度3m。无侧限抗压强度吼。28≥1．0MPa。4对周边环境影响的预估4．1分析方法与模型本工程采用大型岩土工程有限元分析软件Plaxis按平面应变连续介质有限元方法进行分析，采用较高级的弹塑性HardeningSoil(HS)本构模型。与理想弹塑性模型不同的是，HS模型在主应力空间中的屈服面并不是固定不变，而是随着塑性应变而扩张口】。该模型同时考虑剪切硬化和压缩硬化，并采用Moh卜Coulomb破坏准则。1)结构

8、计算参数。地下墙采用梁单元来模拟，相应的截面积与惯性矩等几何参数按每延米宽度等效计算。水平支撑采用弹簧单元来模拟，弹簧刚度取为50～60MN／m2。区间结构采用实体单元模拟，其弹性模量和泊松比分别为3×1010Pa和0．2。2)接触面单元。围护结构与土体的相互作用采用接触面(Goodman单元)模拟，该接触面单元切线方向服从Moh卜Coulomb破坏准则。4．2基坑开挖对区间隧道的影响模型的总尺寸为50m×60m。土体采用4结