地铁基坑施工对临近BRT桥影响分析

施工技术

254 2015年35期地铁基坑施工对临近BRT桥影响分析

陈昊

广州地铁设计研究院有限公司，广东广州 510010

摘要：结合具体工程，采用有限元数值模拟分析基坑开挖回筑对临近BRT桥墩及桥梁上部结构的影响，并提出一定的结论和建议。

关键词：地铁基坑；BRT桥；影响分析

中图分类号：U231.4；U443.15 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)35-0254-02

随着城市发展，地面交通日益紧张，开发地下空间，发展轨道交通已是大势所趋。轨道交通建设与既有建构筑物相互影响无法完全避免，所以进行地铁基坑开挖对周边建构筑物的影响分析是很有意义的。

本文主要考察车站基坑开挖回筑对邻近BRT桥墩及桥梁上部结构的影响。首先采用有限元软件（midas/GTS），按地层结构法考虑土体-结构相互作用，分析基坑开挖自身变形及对桥桩影响。之后采用midas/civil对基坑施工过程中其中一联桥梁进行模拟，分析桥梁上部结构的挠度和内力强度以及桥梁的整体稳定性。

1 工程概况

因场地受限，地铁车站拟采用地下三层叠侧式站台设计方案，总长为302米，标准段宽13.5米，基坑标准段深24.4m。车站基坑围护结构采用钻孔灌注桩+内支撑支护体系，共设六道支撑，采用盖挖顺筑法施工。

在基坑一侧有BRT桥梁，将来计划改造成地铁4号线，该站为地铁1号线与4号线地下高架换乘站。邻近桥梁为三联3×30m预应力混凝土连续箱梁，桥桩距离地铁基坑为2.5～5.5m。桥梁宽10m，梁高1.8m。

图1 车站与BRT剖面关系图

2 数值分析

2.1 模型建立

（1）断面选取：选取车站与桩基最近的断面进行计算，围护与桩基净距约 2.5m。底板位于微风化花岗岩，采用1000@1200钻孔灌注桩+内支撑支护体系，支撑共六道（5换1，第一道为混凝土支撑，其余为钢支撑）。

（2）模型影响范围按如下原则选取：左右边界取基坑外两倍基坑宽度，下边界取坑底以下1.5倍基坑深度。

（3）原始数据输入：

①土层自上而下依次为杂填土、粉质粘土、强风化花岗岩、中风化花岗岩、微风化花岗岩。土体材料本构采用莫尔库伦弹塑性模型，混凝土采用弹性模型。

②土体、桥梁、桥墩、桩基采用平面应变单元，排桩、内支撑、板都采用梁单元。具体截面形状和尺寸严格按照设计取值。

③对基坑分步开挖的施工阶段模拟是本次计算的重点，根据设计和施工情况，开挖回筑分为16个施工步，主要步骤依次为初始地应力、施工围护桩、分6步开挖加撑、回筑拆撑等。

图2 网格模型

2.2 基坑开挖影响分析部分计算结果

2.2.1 各阶段基坑最大水平位移

本基坑变形保护等级为一级，最大水平位移21mm≤0.14%*23700=33.18mm，满足规范要求。

2.2.2 桥桩各阶段最大水平位移及竖向位移

右侧桥桩最大水平位移18mm，左侧桥桩最大水平位移14mm。右侧桥桩最大沉降11mm，左侧桥桩最大沉降9.5mm。

2.2.3 桥桩各阶段最大内力结果

桥桩最大弯矩为2850kN*m，最大轴力为4720kN，最大剪力为680kN。

根据以上内力结果利用工具箱软件对BRT桥桩进行配筋校核，截面验算、纵筋、箍筋等结果均满足规范要求。由此可知，在严格控制车站基坑开挖水平位移的前提下，BRT桥桩配筋可满足内力及变形要求。

图3 基坑最大水平位移