地铁与其它建筑的共建结构沉降耦合控制技术.pdf

源 站 程 偶 开 关 由 Q 珊 市 轫 追 交 通 翼 2 0 1 5 年 地铁与其它建筑的共建结构沉降耦合控制技术 尤旭 东 杨 科 罗发扬 1 ． 溉轨道交迎 卜 线 发 仃 公 i 2 0 I 7 0 。 I ； 2 ． 川济人 、 址筑没汁研究院 ⋯ ，f r 公川， ⋯f c ， I 沁∥ ． I 城 I 1 0 Il i 要上海 自然博 物馆项 目是邻近 轨道 交通 与周 边地 下 间结合开发的典型 案例 ， 项 目虽可充分利用地 铁的客流 资 。具有 一定 的先进 性 和推 广性 ， 但 也 遇到 诸 多工 程难 题 。 合上海 自然博物馆与轨道交通 I 3号线明挖区间段共建工 的成功实践， 总结研究了地铁与开发地块共建结构的沉降 合技术， 为软土地 区结 台轨道交通建设发展城市地下 空问 发的 区域综合项 目提供工程提供借 鉴。 键词 地铁车站；开发建筑；共建结构；沉降控制 图分 类号T U 4 3 3 D OI 1 I 1 ． I 6 1 3 7 ， lli ． ⋯ 】 7一 ‘ x ． 【 】 I 5 ． 1 } 1 Se l t l e me nt Co nh-ol Co upl i ng Te cImt l I I I o f S ub wa y Bui l di n g S t r u c t u r e an d l l s App l i c a t i on Yo u Xu dong， Yan g Kc， Lu o I i l y an g A l t r a c t S h a n g h a i N a t u r a l Mu s e u m S N M p l‘ o j o e l i s I t y p i c a l C a S C o f b u i l d i n g s t t u c t u i ‘c n e i g h b o r i n g s u b wa y a n d un de r ‘ g l ‘ou nd c ompl e x d e ve l opmen t cn gi nc cr i n gs ． By mak i n g M I U S C o f r a i l l H ms i t r c s o u r c c s ，t h i s s t r u c l u r c i s c o n s i d - c r c d i l S i l n a d v a n c c d O 1 ] C wo r t h y p o p u l a , ‘ i z a t i o n．b u t i t a I s o f a c e s ma n y c n g i n c c r ‘ i n g d i f t ’i c u l t i c s ． f l a t ‘o u g h t h c S L I C C C S S c o n s t l ’ u c l i o n o f S NM p r o i c c t a n d t h e o p e n c u t s e c t i o n o f Li n e 1 { ．t h e d i f f c r c n t i a l s c t t l c mc Ja t C o il t l O I O l、 s u b wa y s t a t i o n b u i l d i n g wi t h n e i g h b o r i n g d c v c l o p mc n t p i ’o j c c l s i s S H i l l m l r i z c d．Th i s l o c i m o l o g y p r o v i d e s- I g o o d r c f c r c n c c f o i ’ u 卜 b a n u n d e r g r o u n d c o mp l e x d c v c l o p mc n t p r o i c c t s i n s o f t c l a y i l F C i l c o m b i n c c l wi t h t l l ‘ b a n r l t r a n s i t c o n s t r u c t i o i l ． K e y w o r d s s u b w l l y s l a t i o n ；d e v e l o p me n t p i‘ o j c c t ；b u i l d i n g s t r u ct m。 cs e t t l cmc i 1 t c Ont r ol l “ i r s l au t h or s a dd r e s s Sh an gM i Rai l l r an s i t Li l1 c 1 ， I c vc l opmcn l Co．- Lt d．一 J 7一 Sh ar l gM i - h T I 1 i 1 近Ⅱ ‘ { f - 以术 ． 伴随 行我⋯n ， j 城I { 二 进 ， 城 r l ／ 4 T t 道交通进入 ’ 述发 的f I l f j fJ J 。 城, I S 4 J L 道交迎 这 机， 人 J t 发利川地 卜 一 f i i J 址 设 约 J 城 J i ， 止l ， 『 } 续发 道路I， f勺 个 力 ‘ 。 这样 的1 l 卜， 纳 合城 r l S 4 T L 道 交迎 』 J l 发 的 I I J 、 运 i r 1．f q 。 随之 木 ．r 多 I { 支 术难题。 J i 也J iq - J 铁 j 发』 业 缃的 降 锄0 这 技术难题 。⋯ j 功能等条什 限制 ． 合地铁 施 』 矬J f 发II ／,j ． 1 lj I i I 1 ， 地铁没施人多 较深． f r J 顶[ I 的』 I { - 部分。殳 I l ⋯1 i ， “ l 铁 【 l ‘ n ，J 筑肜念 ． 这 的业筑竹哉作川 卜． 地铁没施将 沉降， 彤 。 这 I 安父系5 ； IJ J I1 铁系统的返 发个 。 l l }】 ， 』 ， 刈 』 这币 } J I f j }J J j L I， f 』 J } C 降 ， I l， I ，J 认 I J l 以及结构 能刈 后 ”f 『 [ 1 5 ⋯ 规f I i- 沦 践 f 还术成熟 。探 汁f I I f lJ I 究 筑 7 7 C I 的J 卜 4 g L 5 l t I 川披术。 刈 j 合城 i ㈦九 道 交通进j j ； Ili a卜 f l l J J 1 ，皮j 1 , 6‘ 做J ‘ 的也 义。小义将 合 I 海 I ， l 然 物{ 1 ．f 地 卜 综 合仆 ‘ 践 ． 研究地铁 j 发』 结十 勾的7 J i l； }梢 技术／ 支 川 。 1 上海 自然博物馆地下综合体工程简 介 I ． 1 工程 概 况 f 海 『 l 然 物锕 1 地 卜 综 介仆f J I 沁 I i 安 ． J 1 地 f {J lJ 呲 公 ． 尔f lJ lJ 人 ⋯ 路， p t f f 1 0 为慈溪路 。 , I L f l lJ 为i l I 火路 。J 孑成为陔I , L 域的 一 公』 筑。 海 『 1 然 物 迎过 缱筑肜 体 、 } 公』 1J 没 汁 』 J ll J 边的呲 公 i 紧 结 合、 融为 一 体 。 J ‘ 为胁术 物 的 参脱 提供 种 独特的 验， 以J J i I g t 建筑乐载的义化 息 币 1 1 他命 。 纠 1 I I 然f l 物 I 々 瞰 第 1 0期 项 『 j 川地范 爿 为 1 【 1 m 。 总建筑 积约为 4 5 2 5 7 H I ． 其中地 f 建筑I f f 『 积为 1 2 6 5 2 IT I ． 地下建 筑 积为 3 2 5 m 。建筑 总高度为 1 8 m． 地上 层 ， 地下二层 。地下耷底板下结合轨道交通 1 3号线 明挖I X 段南北『 穿越 。 地下窜北侧 南北 ⋯的 1 3 号线 然博物馆站 ， 侧紧邻 育才 学教 及多层 房 。l 殳 】 2 、 网 3分别为项 平 、 削 。 【 欠 1 1 l 海 I l 然 物销项 I I 、 I l l I 3 l 海t t l 然M物馆 削向 1 ． 2 沉降耦合控制的难点 l 海 自然博物馆项 f I 所处 区域 土 软弱 。 具有 含水 f l I 啊、 压缩性高 、 孔隙比大 、 抗剪强度低 、 敏度 高 、 』 二 体流变性 及霞新⋯结变形 大等特 。上 海 r 1 然l 博物馆地 l 建筑形状特殊 ． 为一 螺旋增加 至-] 2 - ． 且建筑中部胃 r 沉中庭 ． 如 4所爪。可 见 础结构 f 作门 J 的建筑形态、 荷裁异常 杂 。其 F } c t I j 庭区域 ， 尽础设汁控制 为抗拔． I 况 ； 其 余 域 。 基础控制 【 况为抗压 况。 轨道交通 1 3 线 I I』 J 挖区问段位于 I 海 l l 然博物馆 础内部 。 此， 需对包括 站 、 明挖区问段 1人 】 的／ f 同区 域 ， 进行沉降耦合和控制 。否则可能 导致地铁 设施 沉降篪 过大， 造成 础的不均匀沉降丌裂、 连接 口 邪扎裂漏水 ． 以及地下 底板结构 的 裂干 渗漏等 嘶 琵报 告 重影响工 I I 常使川不 1 I 地铁运营安个的 题 。 4 } r 1 然I 物 馆 ． r l／ I 1。 “ 1 、 川刮 2 差异沉降产生 的机理 海地区典 的软土地层_ J ． 将地铁 没施 、 大 删地 下 问以及 邮建筑形成一个大 建筑综合体 刚j 9 J 』 ， 虽然 仃各利， 集约优势 。 f l } f 丁综 合体 内 部的地铁这一城市乍命线 I 程对于沉降影响檄为敏 感 ． 控制难度大 。分析 沉降产牛tt , ／ f ] L j t ． 1 lf 指导 没 ‘ ． 仃针对性地采取 措施。 刈‘ 下上海 然博物馆项 日这类的 北 I 程． 地 铁 施附加变形的主要 1 人 l l女 { l 下 1 由于功能等 条件限制， 地铁 没施大多埋深 较深 ， 往位于综合休的最下部分。 地铁正上 的建筑形态各异 、 倚载火小不均 。 这些小的建 筑简城作用下 ， 地铁设施将产生差异沉降变形。 2 在新建建筑物的沉 降影 响下 ， 删边 土体随 建筑物一起沉降。 逝 土体沉降的 ， 将 间接 地对地铁设施产生 附J J l l 拖带沉降影 响。1 人 l 此 ． 在设 汁阶段就需对 r 的沉降进行预估 汁竹 。 计算 结 埘综合体建筑物 I f l 的地铁结构 、 地 下 结构 I l_} 『 5 结构等采取针对 - 1 1 』 没讣措施， 以控制蔗 沉降。 3 一体化 共建的沉降耦合控制技术 将城市轨道交通、 地下空问以及 卜部 筑共建 形成大， 建筑综合体 ． f i - 建 i 殳规模较 火。且 l 然建 筑物} C 降大多均 【 I J‘ 满足【 J Ij 设施的卡 『 1 火 求 ． 地 铁 施的沉降控制标准较 ． 通常雌以达剑 。对 于 l- 海 然博物馆项 ⋯ 、 J 程体 较 人， 『 1 ． 建筑形 状特殊 ， 无论 I 部4 - 均匀倚载对地铁 没施的 接影 响 。 还址通过删边土体对地铁车站产生的附J J I J 拖带 } c 降影Ⅱ 都订吖能Jj 芏 i 过地铁工程沉降控制 准 的 _ J IS I S ． 。1 人 1 此 ， 需采用针埘性 的措施米控制地铁 的附 J J l 1 f C 降 。 具体做法 _ 『 从以下儿方面进行考虑 4 3 Q 堪 市 辄 垣 交 通 翼 1 沉降耦合控制标准 根据项 『 lI 特点 ， 制定绝 埘沉降雨 I 沉降 的蚁控标 准． 指导项 桃坫设计 和汁算。 2 桩基4 i 置原则 对于沉降较 大的区域 ， 通过 减轻结构 t t 重 、 增加桩 K、 增大桩径或采用桃底注浆 等措施 ， 减少沉降 ； 对于地铁 没施部分 ， 住地铁设 施 下 设置沉降调 桩来提高其 r I 身的抗 变形能力， 从 减小地铁设施 的附』 J l l 沉降影响。 3 沉降耦合 ‘ 笄方法 采 邢可靠的汁算分析方法 ， 预仆工程桩 沉降． 指 导没汁。 4 上海自然博物馆沉降预估计算 H J J 确桩鉴础 置原则和} c 降耦 控制标准后 ， 就 选择合j “ I I ，．／ J 沉降汁算 力 ‘ 法 ， 得到准确合耻 的 计算结 ， 为议计上作提供沉降控制 以及结构受力 变形的依批。 4 ． 1 沉降计算方法 对 r机基} I 降的汁算． 海地 采用较 多的址 4 lJ J n Mi n d l i n J 、 ， ， J 公j I 和分 地基帧 进行汁算 ． 陔力 法n 勺 合理 已为通过实例比较{ , j 4i] 证 实 I 。 ． 通过以往大 J 稃实测数据的积 累进行反分析， H前已经积 累 J ， 一套合删的参数收 。 然 l 『 I 『 随着 r 限元技 术的进步,fi i t f i- F ， f } } 助有 ．J A t t ‘ 算软f ， f ， 结介已经积累形成的参数收值 ， 不仅l 1 J ‘ 以实现 I 述 汁钟 方法 ． 还可以号虑分 土体的影Ⅱ I 部结构的刚度 峒 、 问J 寸的影响等多方 『 人 1 索。 川I I , r 还 f 叮以提离讣钟 效率及计‘ 箅精度。【 q此， 限元 维模型分析在 程实践中得到 _ ， 越米越多的 h 刚 。 4 ． 2 上海自然博物馆项 目沉降计算结果 依 前述t t,j D C 降控制丰 } } 施 ． E海 自然博物馆项 I I 参照地铁设施变形 标 准． 制定 r绝埘沉降≤ 2 0 mm 蓐 D [ I 洚 1 l I J 率半 R≥ 1 5 1 【 l 1 m． 1 j 率 卜 径可反映差 j 冗降 的双控 准 。 造成地铁 没拖产 差异沉降的主要原 为 ① 地铁正 f 方的 I 海 A然 物 结卡 句 肜式复杂、 简载 人小 均。 这些 的建筑荷载作用下 ， 地铁没 施将产／ f 蓐异沉降变形。② 』 二 海 『 I 然博物馆的沉 降影响 卜． 下卧土体产， 沉降 ． 而这部分沉降将问接 地对地铁没施产 生附J J lj 拖带沉 降影响。L 大 J 此 ， 在沉 降预估计算时 ． 考虑 _r 卜 述沉降原 ． 分别为I 冬 l 6 a 和l訇7 b 所示f ／ f 1 算帧 ， 。 6为考虑 力‘ 的结构 g - 4 1s 刈 ‘ 地铁 没施影响的汁算模， 计算范同包 44 2 O 1 5年 括地铁车站和明挖 问段。 7为考虑 海 r 1 然晦 物馆沉降埘地铁 没施附』 J 【 1 影响的汁算 摸J ． 讣 范 削包括了r i 然博物馆和 挖 区 』 - 海 r I 然博物馆项 I I 结构形式特殊 ， 受 川 况 复杂 ， 项 } I 没计过程中_ r以桩 颅估 汁算为依 。 对 l 海 A然博物馆 、 轨道 交通 1 3 线 站、 f “ J 隧道 的桩基布胃进行 r反复州繁， 并 地铁 设施下力 ‘ 设 氍 | ， 沉降耦合桩 ． 以控制地铁变肜。 r 1 然博物馆项 最终的桩 置如图 5所尔 ， 颅估计 成 图 6 b 、 7 b 所示。I到8 } ， 所示讣算值 l 矧6卞 l l l科 1 7模 汁算结 果 相霞 』 J 【 I 之 后 的地 铁 没施 } 降 『} l1 线。 轨道交通1 3 号线 自然博物馆站 剞5 l 海 自然 物馆] 桩 l皋 1 h 汁算绌 6 t 方 H建筑茼载对地铁没施的} 1 降影响汁 t 根据计算结果 ． 在考虑上海 r I 然博物馆沉降拖 带影响以及地铁 匕 不均匀建筑倚载影 响后 。 r I 然 第 1 0期 物馆 F 的轨道 交迎 1 3号线 I fJ 】 挖 I l JJ 段 产乍的 附加 降变肜山 量 大值为 1 3 ． 1 mm， 最 小曲率 、 径为 5 ⋯ m． 满址地钬 设施的变彤控制指标。 I 海 自 然 物馆项 日于 2 O 1 4‘ f i 月竣工。 F l 1 j j『 为止结构底 板沉降 经收敛。其 板沉降 { 1 线 _女 I 】 I 冬 I 8巾实测曲 线所爪． 最大} C 降变形 为 I 2 ． mm． -j 沉降 汁箅值 本吻介。最小 率 、 卜 { 为 7 5 m， 满足地铁 设 施的变形控制指标。 5 结语 迎过以上川 沦分析平 』 二 海 r 1 然博物馆工程实践 【 l r 以看⋯， 针埘将地铁、 大型地下空问以及上部建筑 形成大， 缱筑综 合体 期共建的特点 ． 运用合删的 汁算办法及参数刈 L l l ． t * ,9 - 沉降进 预估分析， 根 分析结 e l i } 殳计 l 采收 卡 I l 应 的技术措施 。 I 叮 将 综合体 l 程刈‘ 地铁乍站产生的篪芹沉 降影响控 制在 地铁没施 护 求范⋯之内。 确保地铁没施安 伞， 从 使综合怵 建 l I J ‘ 以顺利实施。 ⋯m I 海 r 1 然 博物销地下综合休 刈- 夕 卜 J l 放． 作为 『 海 『 f 『 ， J 范项 。 收到 r良好的礼会评价。 O E 一 5 曼 基_ 1 。 一 1 5 2 研 筅报 吾 7 l 海 n然 物馆 建筑沉降 埘地铁 没施 ，f f 影响 沿车站纵向距 离 ／ m O 0 l 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 3 5 纠H I 然 I 物 沉降附 JJ I J 影响神I 地铁 f 力 ／ f 均 筑 倘 钱』 作川 l 地铁波施的} C 降 肜 参考 文献 1 ] Ca l t h o r p e P ． Th e Ne x t Ame r i c a n Me t r o p o l i sEc o l o g y ， Co mmu n i t y ． a n d t h e Ame r i c a n Dr e a m[ M] ． Ne w Yo r k I 】 r j n c e t o n Ar c h i t e c t u r e P r e s s ． 1 9 9 3． L 2 j “ ． 跗小林．J 海地 综 合仆 的 造 仪式 及{ ， C 降荆 介控 制 【 J ． 址筑结 构． 2 1 } 19 ． 3 8 9 7 1 ． 【j] J i a J Th c s e t t l e me n t c h a t ’a c t e r i s t i c o f u n d e r g r o u n d u r b a n c o mp l e x i n S h a n g h a i l J j ． J o u r n a l o f S h a n g h a i J i a o t o n g U n i v e r s i t yS c i e n c e I 10 9 1 4 3 3 6 5． 偻晓明， 刘缱航 ． 离 地筑桩 斌删 邻近隧 道影 响的 雌测 分析 _ J ] ． 济大学学报 自然科学版 ． 2 1 1 0 3 ． 3 l 9 I I 1 1 4 ． 张震 ． 盾构隧道结构 Kl 9 】 沉降 研究综述 [ J ] ． 城市轨 通交通研 究 。 2 0 1 3 3 1 3 5 ． 厌I ． ． 楼晓 叫． 等． 地铁 个站 J ．Ii】 边 J r 发J 的箍 肄 i C 降控制分析 __ J ] ． 城m轨道交通研究 ． 2 0 0 8 6 2 3 ． 收稿 口J 2 1 1 1 5 0 2 2 5 t ’ -’ 一 ’ 、 一 ’ - 、 、 一 - 、 ’ - 、 、 ’ 、 ’ ’ - 、 、 ’ 、 、 一 、 ’ 、 ’ ’ ’ - ’ ’ 、 、 ’ 、 、 、 、 ’ ’ - 、 、 ’ - 欢迎订 阅 珊市轫垣交通研究 服务热线 0 2 1 5 1 1 1 3 0 7 1 1 4 一 ． ． ． 。 。 一 。 ， 。 一 ． - 。 一 。 一 。 。 、 。一。 。 ．、一 。 。 一 。 ． 一 ． - 。 - 。 。 、一 ． ． 。 。 。 - 。 ． 。 ． ． ．、 一 。 - ． 。 4 5