新建地鐵連接通道施工對(duì)已運(yùn)營(yíng)地鐵車站的變形監(jiān)測(cè)分析

項(xiàng) 陽(yáng) （合肥市軌道交通集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230001）

0 前言

地鐵車站周邊施工會(huì)隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增長(zhǎng)而增多，引起既有地鐵結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力集中，對(duì)地鐵的運(yùn)營(yíng)安全造成了越來(lái)越嚴(yán)重的影響。新建地鐵連接通道施工過(guò)程中對(duì)地鐵車站的影響較小，但并不能忽略常年累計(jì)變形，其對(duì)車站的結(jié)構(gòu)影響較大。本文以某個(gè)商業(yè)地鐵接駁地鐵車站通道施工為例，對(duì)新建地鐵通道施工過(guò)程中對(duì)車站結(jié)構(gòu)影響進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬分析，并和現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中實(shí)際車站結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和復(fù)核。

1 工程概況

某集團(tuán)商業(yè)地塊中山路站接駁地鐵通道項(xiàng)目（圖1）位于某市廬州大道與中山路交口東北側(cè)，兩條通道總長(zhǎng)度23.57m，通道結(jié)構(gòu)凈寬6.1m，結(jié)構(gòu)凈高3.72m，基礎(chǔ)墊層底標(biāo)高13.020m，集水坑處局部落深1.78m，通道計(jì)劃接入已建地鐵1號(hào)線中山路站管理用房北側(cè)。

圖1 項(xiàng)目平面圖

2 有限元分析

2.1 數(shù)值分析模型及說(shuō)明

根據(jù)施工工況，當(dāng)通道兩側(cè)結(jié)構(gòu)完成時(shí)，分析連接通道基坑開挖及主體結(jié)構(gòu)施工對(duì)已建地鐵車站的影響，利用有限元軟件Plaxis 3D Tunnel模擬連接通道基坑開挖及結(jié)構(gòu)施工，由于地鐵工區(qū)用房基坑深僅約6m，按照2倍基坑開挖影響范圍設(shè)計(jì)計(jì)算模型邊界，計(jì)算模型尺寸為102m×35m，沿基坑深度方向取35m，沿基坑寬度方向102m。土體模型采用Hardening Soil模型，選取8節(jié)點(diǎn)單位來(lái)模擬，地鐵工區(qū)用房和廣場(chǎng)地下基坑的維護(hù)及主體結(jié)構(gòu)采用彈性模型，連續(xù)墻與土體之間引入接觸面單元，接觸面采用Plaxis 3D Tunnel特有的Rint?er命令，將接觸面出各層土的強(qiáng)度設(shè)定為0.7倍各土層的力學(xué)指標(biāo)。模型的邊界條件，上表面為自有邊界外，2個(gè)側(cè)面為側(cè)向位移約束，底部為固定邊界。模型如圖2所示。

圖2 有限元網(wǎng)絡(luò)模型

2.2 計(jì)算結(jié)果

①連接通道對(duì)已建地鐵工區(qū)用房的總變形影響云圖如圖3所示。通道基坑開挖受坑底隆起影響，地鐵工區(qū)用房整體結(jié)構(gòu)有位移的可能。

圖3 連接通道對(duì)已建地鐵工區(qū)用房總變形影響云圖

②通過(guò)計(jì)算結(jié)果可以看出，隨著連接通道基坑開挖的進(jìn)行，已建地鐵工區(qū)用房有上浮現(xiàn)象，提取地鐵工區(qū)用房基坑圍護(hù)的豎向位移，如圖4，圍護(hù)最大隆起量為5.24mm。

圖4 地鐵工區(qū)用房基坑圍護(hù)豎向位移

③通過(guò)計(jì)算結(jié)果可以看出，隨著連接通道基坑開挖的進(jìn)行，地鐵工區(qū)用房現(xiàn)有結(jié)構(gòu)有水平位移，如圖5所示，側(cè)墻及圍護(hù)最大水平位移為1.3mm。

圖5 地鐵工區(qū)用房現(xiàn)有結(jié)構(gòu)水平位移

3 監(jiān)測(cè)成果分析

本工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作從基坑開挖開始至土方回填結(jié)束，本工程基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)立于施工基坑開挖深度3倍距離之外的穩(wěn)定區(qū)域，主要監(jiān)測(cè)地鐵車站工區(qū)用房頂板水平（豎向）位移和地鐵車站工區(qū)用房底板豎向（水平）位移。

3.1 地鐵工區(qū)用房頂板水平位移

地鐵工區(qū)用房頂板水平位移觀測(cè)自基坑開挖前夕開始進(jìn)行，采用坐標(biāo)法觀測(cè)。從地鐵工區(qū)用房頂板水平位移累計(jì)變化量時(shí)間曲線圖（圖6）可以看出地鐵工區(qū)用房頂板水平位移累計(jì)變化量最大點(diǎn)為FW2，位移量為0.5mm。

圖6 地鐵工區(qū)用房頂板水平位移累計(jì)～時(shí)間曲線

3.2 地鐵工區(qū)用房頂板豎向位移

地鐵工區(qū)用房頂板豎向位移觀測(cè)自基坑開挖前夕開始進(jìn)行，采用二等水準(zhǔn)觀測(cè)。從地鐵工區(qū)用房頂板豎向平位移累計(jì)變化量時(shí)間曲線圖（圖7）可以看出地鐵工區(qū)用房頂板豎向位移累計(jì)變化量最大點(diǎn)為FC1，沉降量為1.52mm。

圖7 地鐵工區(qū)用房頂板豎向位移累計(jì)～時(shí)間曲線

3.3 地鐵工區(qū)用房底板水平位移

地鐵工區(qū)用房底板水平位移觀測(cè)自基坑開挖前夕開始進(jìn)行，采用坐標(biāo)法觀測(cè)。從地鐵工區(qū)用房底板水平位移累計(jì)變化量時(shí)間曲線圖（圖8）可以看出地鐵工區(qū)用房底板水平位移累計(jì)變化量最大點(diǎn)為DW7，位移量為0.4mm。

圖8 地鐵工區(qū)用房底板水平位移累計(jì)～時(shí)間曲線

3.4 地鐵工區(qū)用房底板豎向位移

地鐵工區(qū)用房底板豎向位移觀測(cè)自基坑開挖前夕開始進(jìn)行，采用二等水準(zhǔn)觀測(cè)。從地鐵工區(qū)用房豎向水平位移累計(jì)變化量時(shí)間曲線圖（圖9）可以看出地鐵工區(qū)用房底板豎向位移累計(jì)變化量最大點(diǎn)為DC1，沉降量為1.35mm。

圖9 地鐵工區(qū)用房底板豎向位移累計(jì)～時(shí)間曲線

4 結(jié)論及建議

根據(jù)對(duì)本工程的模型模擬分析和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)變形數(shù)據(jù)均小于模型模擬數(shù)值，可能是由于數(shù)值模型建立尚未考慮已建地鐵車站工區(qū)用房及附屬結(jié)構(gòu)的整體剛度，從而導(dǎo)致實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)值比模擬計(jì)算值小?？梢缘贸觯夯娱_挖及破除地鐵工區(qū)側(cè)墻過(guò)程中，基坑本體及車站地鐵工區(qū)結(jié)構(gòu)均有影響，車站基坑及地鐵工區(qū)結(jié)構(gòu)變形在新增連接通道施工及地鐵工區(qū)用房側(cè)墻破除期間位移量較小，車站附近會(huì)遇到各種不同情況施工，常年積累，對(duì)車站等附屬結(jié)構(gòu)的影響是不可逆轉(zhuǎn)的。臨近地鐵車站施工過(guò)程中，必須對(duì)車站進(jìn)行數(shù)值模擬和實(shí)時(shí)保護(hù)監(jiān)測(cè)，并長(zhǎng)期留存，作為后期車站結(jié)構(gòu)安全分析基礎(chǔ)資料。