地铁车站出入口施工对临近有轨电车道床沉降的影响分析

2018-06-22于宏福

科技与创新 2018年12期

邵葳，彭潭，于宏福

（北京城建设计发展集团股份有限公司，辽宁沈阳 110086）

城市化进程的不断加快给城市的交通带来很大的负担，为了缓解交通拥堵的现象，地铁被各大城市所采用。然而，地铁的建设势必对周围既有建筑物造成影响[1-2]。研究地铁建设对周围建、构筑物的影响尤为重要，对工程事故的预防意义重大[3]。针对地铁建设对周围环境的影响，很多学者已经进行了研究[4-5]。本文以浑南大道站C，D号出入口暗挖下穿既有有轨电车5号线为工程依托，建立三维有限元模型，研究地铁车站出入口施工对临近有轨电车道床沉降的影响。

1 工程概况

本站位于长青南街与浑南大道交叉路口，为沈阳地铁9，10号线换乘车站，C，D号出入口暗挖段下穿有轨电车，暗挖部分为平底直墙拱结构，覆土厚度4.6～4.8 m，采用CRD法施工。出入口结构顶至有轨电车路基竖向净距约2.74 m，暗挖段结构主要位于粉细砂和圆砾层中。出入口与有轨电车平面位置关系如图1所示。

图1 出入口平面图

出入口暗挖段结构由钢格栅＋喷射混凝土的初期支护及模筑钢筋混凝土二衬组成。初期支护采用C25早强网喷混凝土，格栅间距0.5 m，二衬采用C40钢筋混凝土。超前支护采用大管棚＋小导管加固方式，拟采用φ108大管棚超前支护，壁厚5 mm，L＝29.2 m，环向间距200 mm，马头门处一次性打入；内排采用φ32小导管，管长2.5 m，环向间距200 mm，纵向步距0.5 m打设一环。

2 数值模型的建立

考虑隧道开挖时对四周的影响范围，计算模型纵向取30 m，隧道两侧分别取31 m（约5倍开挖宽度），隧道底部以下土层取18 m，隧道上方覆土厚度按实际埋深选取，模型单元总计24 240个。

模型底部施加竖向约束，模型4个侧面分别施加垂直侧面方向的水平位移约束。出入口从明挖段向车站方向施工，采用CRD法开挖，分步架设钢格栅及喷射初衬混凝土。为模拟电车运行对隧道开挖的影响，在有轨电车道床表面施加20 kPa均布荷载，见图2.

图2 有限元模型示意图

图3 监测点布置图

3 结果分析

3.1 沉降监测点

沿道床中线于隧道上方两侧各1倍开挖洞径范围布设监测点1～5，分析隧道施工的横向影响范围及程度；沿隧道轴线于轨道道床前、后各1倍洞径范围布设监测点6～9，分析隧道施工的纵向影响范围及程度。各测点间距约4.7 m，布设情况见图3.

3.2 有轨电车道床沉降分析

各监测点受隧道施工影响均产生沉降，沿暗挖通道顶部形成一条均匀的沉降槽，模型沉降云图见图4.

图4 有轨电车沉降云图

图5 监测点1～5沉降曲线

图6 监测点6～9沉降曲线

3.2.1 监测点沉降分析

各监测点沉降发展趋势基本相同，监测点2～4基本位于隧道正上方，沉降量为4.82～5.68 mm。整体上看，隧道左右各10 m范围内的有轨电车道床受施工影响产生的沉降较为明显，道床沉差异沉降约为0.036%Lt（Lt为沿线路方向两监测点间距）。监测点沉降曲线如图5和图6所示。

3.2.2 有轨电车道床沉降分析

研究结果表明，出入口暗挖施工会引起有轨电车道床产生少量的沉降变形，从而对有轨电车造成一定程度的影响。道床最终沉降曲线见图7.

按照有轨电车产权单位下发的相关要求及《城市轨道交通工程监测技术规范》GB 50911—2013的规定，既有电车轨道沉降控制值按10 mm控制，道床差异沉降按0.04%Lt控制（Lt为沿线路方向两监测点间距）。出入口暗挖隧道下穿有轨电车道床施工引起道床最大沉降为5.68 mm，最大差异沉降0.036%Lt，满足沉降及差异沉降控制要求。