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复杂岩层下深大地铁车站爆破盖挖逆作研究

管海进  
【摘要】:本文依托南京地铁三号线南京站站,采用理论分析、实测分析和数值分析等方法,系统研究了爆破作业与盖挖逆作法相结合进行车站开挖过程中,车站施工对地层变形的影响规律、中桩及中板沉降规律以及爆破振动对已完成构件的影响规律,主要成果如下: (1)本工程土方开挖遵循“分层、分块、对称、平衡、限时”的原则,先挖中部,待中部层板浇筑后再挖两边的土体,对于控制围护结构水平位移、周边地表沉降以及基底回弹是可行的。 (2)本工程采取的中桩精确定位及偏斜控制技术、大盖板现浇技术和关键逆作节点的处理技术,对控制层板以及中桩的沉降、隆起及差异竖向位移有很好的效果。 (3)本工程岩层爆破采用等间隔微差进行爆破网络布置,间隔时间100ms;选用非电半秒雷管为等差的间隔雷管;爆破采用分层分台阶逐层爆破;装药采用不耦合装药,起爆时,分组分段间隔起爆,这能够很好地避免应力波叠加,为后续爆破创造充分的临空面,有利于控制爆破振动对板、桩的影响。 (4)将围护结构水平位移以及周边地表沉降数值模拟计算结果和现场实测进行了对比分析,桩体水平位移和地表沉降的数值模拟曲线和实测走势基本一致,且偏差不大,说明模型是可行的,结果可用。桩体水平位移主要发生在基坑上覆土体开挖过程中;在顶板浇筑完毕后,围护结构水平位移变化较小。 (5)地表沉降变化曲线呈“勺子状”,在围护结构外一定距离处有一明显的沉降槽,沉降最大值发生位置基本不变,临近围护结构的土体因受到围护结构摩阻力作用,沉降相对其它土体稍显滞缓;在经历局部典型沉降后,沉降值逐渐变小。基坑开挖对地表沉降的影响主要在在距基坑1倍基坑最终开挖深度范围内。地表沉降主要发生在基坑上覆土开挖和顶板浇筑过程中,之后坑外土体在坑内密闭主体结构“挤推”作用下,地表向上抬升,且随着密闭主体结构的逐步完成,其抬升速率在增加。 (6)中桩沉降随着开挖过程中的“卸载-加载”,在不断地隆起与下沉,最终沉降随着整个主体结构的上抬,而呈隆起状态。中桩沉降存在差异竖向位移,中桩间的差异竖向位移随中桩竖向位移的增大而增大。中板沉降与中桩沉降相似。板、桩差异竖向位移,会导致结构产生附加弯矩。 (7)爆破冲击荷载对板、桩等构建的影响主要在竖直方向上,在水平方向影响较小。构建受爆破荷载的影响大小与其距爆破中心的距离有关。距离爆破中心越近,构建受爆破冲击荷载的影响越大。地下结构的爆破振动属瞬态动力学问题,对构建及土体的应力影响主要集中在爆破中心附近2倍爆破区域范围内,其它区域应力较小。


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