過街通道施工對鄰近地鐵出入口影響的分析與對策

王 偉

(安徽理工大學 土木建筑學院，安徽 淮南 232000)

0 前 言

隨著城市化發(fā)展的進一步加快，城市軌道交通建設(shè)正步入黃金時期，發(fā)展軌道交通成為緩解城市交通緊張狀況最理想的方式[1]。擬建的過街通道將會為游客游玩提供方便，為景區(qū)帶來更大的經(jīng)濟效益?？v觀各地鐵出入口的設(shè)計經(jīng)驗，將地鐵與周邊的商業(yè)、景區(qū)等結(jié)合將是一種趨勢[2]。

1 工程概況

鐘山風景區(qū)旅游服務(wù)中心連接地鐵4號線崗子村站地下過街通道工程位于龍蟠路與陽光路交叉路口，平行龍蟠路敷設(shè)，垂直下穿陽光路。本工程南接地鐵4號線崗子村站3號出入口(正在運營)，北向與鐘山風景區(qū)旅游服務(wù)中心下沉廣場連通。擬建過街通道與既有結(jié)構(gòu)的平面關(guān)系圖如圖1所示。

擬建過街通道為地下1層現(xiàn)澆混凝土箱型結(jié)構(gòu)，標準段基坑寬度6.7 m，深度8.01～9.6 m，總長約83.2 m。地鐵4號線崗子村站3號出入口為地下1層箱型結(jié)構(gòu)，底板埋深約10 m，預(yù)留接口位于3號出入口東側(cè)約4 m處，預(yù)留接口凈寬為4 m。

圖1 擬建過街通道與既有結(jié)構(gòu)平面關(guān)系圖(單位：m)

本工程采用明挖順作法開挖，其深度范圍內(nèi)主要為①-1雜填土、①-2素填土、②-1b2粉質(zhì)黏土、②-2b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；支護結(jié)構(gòu)采用Φ1000@1200鉆孔灌注樁+單排Φ700@500雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕[3]。

2 計算模型

2.1 參數(shù)選取

2.1.1 土層參數(shù)

根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗以及文獻資料，選取地質(zhì)勘察資料中的典型土層，其物理力學性質(zhì)如表1所示。

表1 典型土層物理力學性質(zhì)一覽表

2.1.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)

結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)崗子村站3號出入口與地下過街通道施工圖選取，見表2。

2.2 模型建立

采用MIDAS/GTS有限元軟件進行有限元建模時，綜合考慮施工過程對周邊結(jié)構(gòu)的影響，根據(jù)工程經(jīng)驗及相關(guān)文獻，模型的縱向、橫向尺寸均取基坑開挖深度的3～5倍，模型的豎向尺寸取基坑開挖深度的2～4倍[4]，并于下列假設(shè)，建立三維有限元模型。

1)以地層約束和自重作為初始應(yīng)力場，不考慮地下水的影響。

2)綜合考慮基坑周邊車流以及建筑物的影響，將其簡化為附加壓力荷載20 kN/m2。

3)偏于安全考慮并根據(jù)剛度等效原理，既有地鐵出入口、風亭的鉆孔灌注樁將不建在模型中，將擬建基坑的鉆孔灌注樁、止水帷幕等效為厚度為0.8 m，高度為19.0 m的地連墻，選用板單元，采用彈性本構(gòu)模型；基坑中的混凝土支撐、鋼支撐選用植入式梁單元，采用彈性本構(gòu)模型[5]。

4)既有地鐵出入口、風亭將選用板單元建于模型中，同時模擬風亭內(nèi)部的立柱。

5)從地勘報告中可以看出模型周圍的土層變化不大，故本工程的土層選用摩爾-庫倫本構(gòu)模型。

2.3 計算工況

為了反映初始應(yīng)力狀態(tài)以及基坑開挖的全過程，本模型將根據(jù)表3的施工步驟進行模擬計算。

表2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件物理力學性質(zhì)一覽表

表3 模擬施工步驟

3 計算結(jié)果與分析

3.1 基坑周邊土體變形

地下過街通道基坑施工對周邊土體影響最大的位置在進出口附近，其在不同施工步驟下的變形規(guī)律如圖2所示。X向最終水平位移為1.9 mm，Y向最終水平位移為1.8 mm，Z向最終沉降為6.4 mm，最終隆起為3.1 mm，均滿足基坑變形控制值要求，基坑自身安全可控。

圖2 基坑周圍土體變形趨勢

3.2 既有出入口結(jié)構(gòu)變形

在整個施工過程中，既有出入口的最大變形出現(xiàn)在底板處，在不同的施工步驟下該處的變形如圖3所示，其主要變形為豎向變形，水平變形則相對較小。由圖3知，既有出入口X向最大水平位移為1.9 mm，Y方向最大水平位移為0.4 mm，Z最大沉降為2.8 mm，最大上浮為2.8 mm，均滿足軌道交通結(jié)構(gòu)變形控制值要求，結(jié)構(gòu)安全可控，可保證其正常運營。

圖3 既有出入口變形趨勢

4 結(jié) 論

本文以南京崗子村過街通道項目為例，針對基坑開挖全過程對既有出入口、風亭結(jié)構(gòu)的影響進行數(shù)值模擬計算分析，得到如下結(jié)論。

1)隨著施工的進行，既有出入口呈現(xiàn)的變形趨勢與周邊土體的變形趨勢相似。

2)在整個施工過程中，水平方向的位移主要表現(xiàn)為X方向向基坑方向的偏移，而Y方向的位移相對較小，幾乎可以忽略，所以需要加強既有出入口X方向的變形監(jiān)測。

3)在未考慮地下水位的情況下，既有地鐵出入口在豎向的變形最大，而地下水位下降則會使沉降加劇，所以在基坑施工過程需要嚴格控制地下水位，同時加強既有地鐵出入口的側(cè)墻、底板等結(jié)構(gòu)的豎向變形監(jiān)測。

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