地铁既有线车站侧墙改造施工数值模拟分析

□文/唐 进

1 工程概况

成都轨道交通9号线一期工程孵化园站位于交子南一路与天府大道之间，沿锦城大道路中呈东西向设置；与既有1 号线车站通道换乘，与在建18 号线车站节点换乘。1号线车站跨锦城大道与交子南一路交叉路口，南北向设置，18 号线车站位于天府大道与锦城大道交叉路口西北侧，沿天府大道西侧南北向布置。

为实现1、9 号线换乘功能需求，需打开1 号线东侧结构侧墙并破除原1 号线B 出入口、公共卫生间及污水泵房；B 出入口后期原位恢复并划为9 号线出入口；在1 号线西侧扩厅范围内建公共卫生间及污水泵房。

为提高既有1 号线车站功能及服务水平，将1 号线西侧侧墙打开，站厅外扩约25.2 m，在外扩厅范围内还建已破除公共卫生间及污水泵房并在拉德方斯地块内增设D出入口。见图1。

图1 既有1号线侧墙改造范围

2 改造施工工序

既有1 号线需改造的侧墙共100.05 m，由于侧墙开洞范围未预先设置梁柱体系，为确保开洞后既有1号线车站结构安全，应在开洞范围新建梁柱体系承担顶板荷载。经研究，顶板新建梁采用C 型梁体系，可在提供足够支撑刚度的情况下兼顾新旧结构防水要求。见图2。

图2 侧墙改造剖面

步骤一。1 号线车站顶板覆土放坡卸载，严格控制降水深度在1号线车站中板以下2.5 m。见图3。

步骤二。同步开挖既有1 号线两侧外扩厅基坑，修建外扩厅底板，顶板修至靠近1 号线车站一侧侧墙处时用型钢柱支撑。见图4。

图3 步骤一

图4 步骤二

步骤三。分段（约9 m一段）静力破除顶板至中板高侧墙。见图5。

图5 步骤三

步骤四。新建托换梁,外扩厅顶板及侧墙，在永久柱形成之前先用临时型钢柱支撑。见图6。

图6 步骤四

步骤五。待建托换梁修建完毕达到100%强度后，做外包防水。见图7。

图7 步骤五

3 数值分析

根据改造工序，对既有线侧墙开洞结构荷载模型进行三维模拟。见图8-图10。

图8 原始工况

图9 开孔工况

图10 正常使用工况

计算结果见表1。

表1 侧墙开洞结构荷载

由表1可以看出，开孔时由于顶板卸载，计算出的内力及变形均小于原始工况；正常使用工况下，由于侧墙处开孔，墙端支承刚度有所下降，进而更多的内力分配至支座及跨中，故相对于原始工况，梁支座和跨中弯矩都有所增加，顶板结构变形也略有增加，但结构配筋能满足受力要求。

4 防水设计

孵化园站防水等级为一级，结构不允许渗水，结构表面无湿渍。

顶底板防水考虑新旧结构防水材料搭接，在施工缝位置预埋两道膨胀止水条及一道注浆管。见图11和图12。

图11 顶板防水

图12 底板防水

5 既有1号线监测

5.1 监测

改造施工期间，需对既有1号线进行全方位、严密的监测，确保运营线路的安全。监测等级为一级。根据表2和表3，取二者较小值作为控制值［1～2］。

表2 既有线隧道结构变形控制值

表3 城市轨道交通结构安全控制指标参考值

5.2 监测控制指标

实测位移的绝对值和速率值双控指标达到极限值的70%～85%或双控指标之一达到极限值的85%～100%，而另一项未达到该值，作为预警指标。实测位移的绝对值和速率值双指标均达到极限值的85%～100%作为报警值。

6 结论及建议

孵化园站既有1 号线侧墙改造已施工完成，监测数据满足规范及设计要求。该站是典型既有线侧墙未预留后期打开条件，需在开洞范围新建梁柱体系承担顶板荷载的案例，施工过程中严格控制了既有线的变形，保证了车站的正常使用。

对于后期类似车站，建议设计时考虑以下几点：

1）车站位于路口位置建议负一层侧墙每跨均预留梁柱体系，为后期物业开发及换乘车站设计提供条件；

2）详细计算改造部位节点的受力分析，注意水平及竖向的传力联系；

3）侧墙打开后应验算既有线抗浮是否满足要求，若不满足要求，应增加抗浮补偿措施；

4）设计中应考虑施工工况的影响并制定相应技术措施。