【摘要】由于城市隧道或城市地下工程施工引起的地层变形和移动,包括降水的影响,可能会在施工影响范围内对邻近建筑、构造物基础造成沉降和附加应力。假如基础沉降或沉降发生的应力超出允许值,可能会对建筑或基础造成损坏或加剧损坏,影响建筑的正常使用功能,直到发生安全问题,比如结构坍塌。
【关键词】地下工程;基础变形;隧道工程
引言:
隧道等地下工程浅埋开挖法施工过程中常常会遇到建筑、桥梁等结构物的基础,主要是高层建筑或城市高架桥,其中桩基是最常见的。因此,本文主要研究浅埋开挖方法引起的地层移动和变形对桩基的风险影响。
一、浅埋暗挖法施工对建筑物的影响分析
在城市隧道施工影响范围内常常遭遇地下管线、桥桩、建筑物基础等地下构筑物,在地层变形及传递过程中必然与之发生相互作用。
地层移动所引起的变形施加给结构物后,必然引起结构的变形和内力变化,当结构内力超过其强度极限时即发生结构失稳和破坏。由于隧道与结构的相对位置、强度及地层的性质不同,相互作用将出现不同结果,或者地层变形被隔断,或者地层中的结构物遭到一定破坏,进而对周围环境安全造成影响。
在隧道开挖的影响下,建筑物的初始应力平衡状态被破坏,应力状态被重新分配,这是一个动态的相互作用过程。隧道、土壤和建筑物的状态变化密切相关,隧道开挖对建筑物的影响可分为两个阶段。
第一阶段是隧道开挖引起的土壤变形,第二阶段将这种变形应用于建筑物,以分析建筑物的变形和内力变化。
二、浅埋暗挖法施工影响范围及桩基影响类型的判别为了分析建筑、桥梁等结构物受地下工程施工影响的风险,我们应该首先根据结构物基础和地下工程结构之间的空间关系以及浅埋地下工程施工的影响范围来确定桩基是否受地下工程施工影响及其影响类型。然后,根据其影响类型,合理选择浅埋暗挖法对建筑、桥梁等结构物影响的评价方法。
地下工程中结构物基础是否受到浅埋开挖方法的影响主要取决于结构物基础是否在地下工程中浅埋开挖方法的影响范围内。浅埋地下工程开挖的影响范围与隧道开挖的形状和尺寸、隧道深度、工程和水文地质、地层加固和预支撑方法、开挖方法、支撑和衬砌方法以及其他客观条件密切相关。它也受到主观因素的制约,如施工技术和技术水平。此外,开挖的影响范围还与地层是否处于自由状态有关,即表面或地层中是否存在过载和附加刚度,如现有地面结构及其基础、现有地下结构等。[1]
(开挖影响区划分示意图)
如图所示,如果建筑、桥梁等结构物基础不存在,隧道被厚厚的土壤覆盖,并且隧道开挖跨度不大,假设没有提供支撑,隧道将在自由地层中开挖,并且由于土壤的内聚力和内摩擦,将会产生地层拱效应。隧道开挖对地层的影响可分为三个典型区域[2]
区域影响程度
严