地鐵車站出入口施工對臨近有軌電車道床沉降的影響分析

邵 葳，彭 潭，于宏福

（北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，遼寧 沈陽 110086）

城市化進(jìn)程的不斷加快給城市的交通帶來很大的負(fù)擔(dān)，為了緩解交通擁堵的現(xiàn)象，地鐵被各大城市所采用。然而，地鐵的建設(shè)勢必對周圍既有建筑物造成影響[1-2]。研究地鐵建設(shè)對周圍建、構(gòu)筑物的影響尤為重要，對工程事故的預(yù)防意義重大[3]。針對地鐵建設(shè)對周圍環(huán)境的影響，很多學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了研究[4-5]。本文以渾南大道站C，D號出入口暗挖下穿既有有軌電車5號線為工程依托，建立三維有限元模型，研究地鐵車站出入口施工對臨近有軌電車道床沉降的影響。

1 工程概況

本站位于長青南街與渾南大道交叉路口，為沈陽地鐵9，10號線換乘車站，C，D號出入口暗挖段下穿有軌電車，暗挖部分為平底直墻拱結(jié)構(gòu)，覆土厚度4.6～4.8 m，采用CRD法施工。出入口結(jié)構(gòu)頂至有軌電車路基豎向凈距約2.74 m，暗挖段結(jié)構(gòu)主要位于粉細(xì)砂和圓礫層中。出入口與有軌電車平面位置關(guān)系如圖1所示。

圖1 出入口平面圖

出入口暗挖段結(jié)構(gòu)由鋼格柵＋噴射混凝土的初期支護(hù)及模筑鋼筋混凝土二襯組成。初期支護(hù)采用C25早強(qiáng)網(wǎng)噴混凝土，格柵間距0.5 m，二襯采用C40鋼筋混凝土。超前支護(hù)采用大管棚＋小導(dǎo)管加固方式，擬采用φ108大管棚超前支護(hù)，壁厚5 mm，L＝29.2 m，環(huán)向間距200 mm，馬頭門處一次性打入；內(nèi)排采用φ32小導(dǎo)管，管長2.5 m，環(huán)向間距200 mm，縱向步距0.5 m打設(shè)一環(huán)。

2 數(shù)值模型的建立

考慮隧道開挖時(shí)對四周的影響范圍，計(jì)算模型縱向取30 m，隧道兩側(cè)分別取31 m（約5倍開挖寬度），隧道底部以下土層取18 m，隧道上方覆土厚度按實(shí)際埋深選取，模型單元總計(jì)24 240個(gè)。

模型底部施加豎向約束，模型4個(gè)側(cè)面分別施加垂直側(cè)面方向的水平位移約束。出入口從明挖段向車站方向施工，采用CRD法開挖，分步架設(shè)鋼格柵及噴射初襯混凝土。為模擬電車運(yùn)行對隧道開挖的影響，在有軌電車道床表面施加20 kPa均布荷載，見圖2.

圖2 有限元模型示意圖

圖3 監(jiān)測點(diǎn)布置圖

3 結(jié)果分析

3.1 沉降監(jiān)測點(diǎn)

沿道床中線于隧道上方兩側(cè)各1倍開挖洞徑范圍布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)1～5，分析隧道施工的橫向影響范圍及程度；沿隧道軸線于軌道道床前、后各1倍洞徑范圍布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)6～9，分析隧道施工的縱向影響范圍及程度。各測點(diǎn)間距約4.7 m，布設(shè)情況見圖3.

3.2 有軌電車道床沉降分析

各監(jiān)測點(diǎn)受隧道施工影響均產(chǎn)生沉降，沿暗挖通道頂部形成一條均勻的沉降槽，模型沉降云圖見圖4.

圖4 有軌電車沉降云圖

圖5 監(jiān)測點(diǎn)1～5沉降曲線

圖6 監(jiān)測點(diǎn)6～9沉降曲線

3.2.1 監(jiān)測點(diǎn)沉降分析

各監(jiān)測點(diǎn)沉降發(fā)展趨勢基本相同，監(jiān)測點(diǎn)2～4基本位于隧道正上方，沉降量為4.82～5.68 mm。整體上看，隧道左右各10 m范圍內(nèi)的有軌電車道床受施工影響產(chǎn)生的沉降較為明顯，道床沉差異沉降約為0.036%Lt（Lt為沿線路方向兩監(jiān)測點(diǎn)間距）。監(jiān)測點(diǎn)沉降曲線如圖5和圖6所示。

3.2.2 有軌電車道床沉降分析

研究結(jié)果表明，出入口暗挖施工會引起有軌電車道床產(chǎn)生少量的沉降變形，從而對有軌電車造成一定程度的影響。道床最終沉降曲線見圖7.

按照有軌電車產(chǎn)權(quán)單位下發(fā)的相關(guān)要求及《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》GB 50911—2013的規(guī)定，既有電車軌道沉降控制值按10 mm控制，道床差異沉降按0.04%Lt控制（Lt為沿線路方向兩監(jiān)測點(diǎn)間距）。出入口暗挖隧道下穿有軌電車道床施工引起道床最大沉降為5.68 mm，最大差異沉降0.036%Lt，滿足沉降及差異沉降控制要求。

圖7 有軌電車道床最終沉降曲線

4 結(jié)束語

本文通過建立三維地層-結(jié)構(gòu)模型，對沈陽地鐵9號線渾南大道站C，D號出入口暗挖下穿既有有軌電車道床進(jìn)行計(jì)算分析，對道床沉降量及沉降規(guī)律進(jìn)行預(yù)測及評估，可為相似工程提供參考。

［1］韓健勇，趙文，關(guān)永平，等.地鐵車站洞樁法開挖變形規(guī)律分析［J］.應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)，2015，32（4）：623-629.

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