地铁车站下穿既有地铁区间的影响研究

地铁车站下穿既有地铁区间的影响研究

吴思颖

（佛山轨道交通设计研究院有限公司 广东 佛山）

摘要：深基坑车站施工-既有地铁线-土体相互作用影响研究分析对城市轨道交通建设有着重要意义。本文以深圳某地铁地下三层车站下穿既有运营地铁线路明挖区间为例，结合车站基坑施工工法、区间预留条件以及工程建设地质条件，采用岩土有限元分析软件，分析地铁车站明挖施工以及在区间底下盖挖施工对既有区间沉降、轨道变形的影响情况。

关键词：深基坑车站；既有地铁线；对既有区间沉降；轨道变形；有限元分析

1工程概况

待建深圳13号线二期工程某地下三层岛式站台车站，与既有6号线通道换乘。车站位于长春中路与松白路十字路口，沿长春中路南北向敷设，下穿公明排洪渠及既有的6号线明挖区间（6号线区间已预留节点地连墙及立柱桩），其中6号线区间已预留本站实施条件。

待建车站为地下三层13m岛式站台车站，地下二层与6号线通道换乘，车站下穿既有6号线区间。车站全长337m，标准段宽22.5m，基坑深约26.7m。6号线目前已开通试运营。

地质自上而下地层条件依次为：<1-1>素填土、<5-4-3>可塑状粉质黏土、 <5-5>粉细砂 、<5-6 >中粗砂、<8-2-1>可塑砂质黏性土、<8-2-2>硬塑~坚塑砂质黏性土、<15-1-1>全风化片麻状黑云母花岗岩、<15-1-2>强风化片麻状黑云母花岗岩（土状）、<15-1-3>强风化片麻状黑云母花岗岩（块状）、<15-1-4>中风化片麻状黑云母花岗岩。车站底板主要位于<15-1-2>强风化片麻状黑云母花岗岩（土状）、<15-1-3>强风化片麻状黑云母花岗岩（块状）中。

先期预留条件：既有6号线区间为地下一层双跨箱型结构型式，先期施工预留13号线地连墙，7根临时立柱桩及区间底纵梁。

基坑施工期间：待节点北侧13号线主体结构施工完毕后，凿除6号线预留地连墙，盖挖顺作法施工二期13号线主体结构，6号线区间荷载传至底纵梁，由临时立柱桩承载。

主体设计方案：13号线侧墙、中柱与6号线区间底板植筋连接，13号线顶板与6号线区间侧墙连接，6号线区间与13号线主体结构共同受力。

2项目方案和保护地铁安全专项措施

2.1待建车站支护结构设计方案

待建车站基坑深约27m，宽度为22.5m，分为二期施工，区间底下盖挖与明挖段二期同步实施。

车站采用1000厚地下连续墙+四道支撑，第一、三道为间距9m砼支撑，第二、四道为间距3m钢管支撑。靠近6号线区间处采用四道砼斜撑。

车站地连墙嵌入全风化、土状强风化中7m，块状强风化6m，中风化岩层2.5m，微风化岩层1.5m。

2.2 6号线区间底下支护设计方案

6号线区间底下基坑深约13.1m，宽度25.6m，长度18.4m。基坑安全等级为一级。利用6号线先期预留1m厚半截墙作为支护结构，区间底下设置两道间距4.5m双拼钢支撑。

3项目建设对地铁安全预评估及结论

针对基坑整体开挖方案，采用岩土有限元软件建立三维模型进行计算分析。长度方向：垂直方向为Z轴，沿6号线方向为Y轴，垂直于6号线方向为X轴。模型X方向取1000m，Y方向取1000m，Z方向取100m，模型共计293849个节点，458321个单元。

模型模拟包含三种工况：①一期明挖段基坑施工；②二期明挖段及6号线区间底下施工；③临近附属基坑施工。

基坑开挖三维有限元模型

空间位置关系图

整体基坑开挖模型结构变形结果如下：

根据工况模拟分析包络结果，基坑施工引起既有6号线区间变形在安全控制范围内（小于控制值），影响总体可控。

整体基坑开挖模型轨道变形结果如下：

根据工况模拟分析包络结果，基坑施工引起既有6号线轨道变形在安全控制范围内（小于控制值），影响总体可控。

4 结论及建议

4.1结论

按设计方案进行公明广场站基坑、主体的施作，既有6号线区间结构及轨道变形未超过控制值，耐久性及承载力满足要求，设计方案技术可行、风险总体可控。

4.2对既有地铁保护建议及风险应对措施

（1）施工前，应对影响范围内既有地铁结构进行一次全面的调查，调查内容包括但不限于：结构面开裂、混凝土结构破损、钢筋外露及损伤、接缝错台、结构渗漏水等。根据调查结果进行针对性的加固。

（2）根据调查分析资料、工程经验及数值模拟结果，施工前对既有地铁结构重点部位进行修复加固。修复部位必须包含但不限于：车站主体结构与区间连接部位、既有6号线区间预留节点段结构开裂及渗漏水、主体与出入口连接部位开裂及渗漏水。

（3）本工程施工前，应结合现场条件，确定相应的工程措施及监控量测措施，确保工程安全及地铁结构正常使用。一旦变形速度增加，或者变形值逼近预警值，马上采取相应措施。

（4）编写相应应对措施，发生紧急情况时使用。

（5）若结构变形过大：基坑开挖引起的变形影响结构稳定性和内力。施工过程中应当做好监控量测，一旦出现变形过大应当立即停止施工，可采取以下措施：首先分析原因，如属于开挖渗水原因可在车站周围土体进行注浆以控制渗流场的改变；如属于支护刚度不足，则对支护体系进行补强；如属于既有车站刚度不够，则对车站进行加强。

（6）若地铁轨道变形过大：施工过程中一旦发现地铁轨道偏差超标，应立即停止施工，及时与相关部门联系，同时配合地铁养护维修单位，尽快减缓变形，调整轨道几何形态尺寸至正常使用状态。

参考文献：

[1]汪小兵 贾坚. 深基坑开挖对既有地铁隧道的影响分析及控制措施[J].城市轨道交通研究,2009,12（5）.

[2]戴博红.深基坑施工对临近地铁 隧道的影响预测[J]. 城市轨道交通研究,2008（08）.

[3]李伟强 孙宏伟.邻近深基坑开挖对既有地铁的影响计算分析[J].岩土工程学报,2012.