合肥市道路改造工程对地铁影响分析研究

2021-10-26吴迎雷李传军

山西建筑 2021年21期

吴迎雷，李传军

(机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西西安 710000)

1 概述

近几年，随着合肥市经济快速发展，城市地铁与地面道路建设也随之蓬勃发展。因此，不可避免的出现道路建设过程中面临下部存在地铁交通的状况[1-3]。目前，合肥市现有的一些老旧道路已无法满足如今的城市交通需求，老旧道路急需进行改建。而老旧道路在改建过程中，土方开挖、卸载会导致基底隆起和侧向变形，顶管施工会引起地层变形，基坑开挖及顶管施工也会导致周边土压力发生变化，这些情况都可能导致邻近地铁结构也发生变形[4-9]。若地铁结构变形超过限值将影响地铁的安全，且地铁结构的变形会引起轨道的变形，若其超过限制，将对地铁正常使用造成重大影响[10-11]。

本文主要探讨合肥市翡翠路综合改造工程在施工过程中对临近地铁产生的影响。

2 工程概况和地质条件

合肥市翡翠路综合改造工程于2019年8月15号开始施工，2020年2月15号竣工交付，范围北起312国道，南至方兴大道，全长约7 km，红线宽60 m，改造内容包括道路工程设计、排水工程设计及排水管道基坑支护设计等。翡翠路改造工程涉及合肥地铁3号线方兴大道站—习友路站区段，共计6站6区间，自北向南依次为芙蓉路站、繁华大道站、丹霞路站、锦绣大道站、紫云路站和方兴大道站。合肥地铁3号线自2015年全面开工建设，于2019年底投入运营。翡翠路综合改造工程涉及的6个车站主体结构均已封顶，涉及的6个区间均已完成铺轨并运营。

该工程拟建场地宏观地貌单元为江淮丘陵，微地貌单元为岗地与坳沟。上覆土层以第四纪冲积黏性土为主，下伏白垩系(K)棕红色泥质砂岩风化带，覆盖层厚度(至中风化泥质砂岩面)约20 m～30 m。工程范围内存在零星水塘和景观水池，无地表河流、沟渠。拟改建道路沿线地下水类型主要为上层滞水，受大气降水、地表水入渗补给，排泄方式以向低洼处渗流及蒸发为主，水量较少。整个场地无统一地下水位，勘探期间测得部分钻孔内地下水静止水位埋深约为1.1 m～3.0 m，水面标高约22.72 m～42.91 m。地下水年变化幅度约2 m。

3 对地铁影响分析

本文采用数值模拟方法对翡翠路综合改造工程对地铁产生的影响进行分析。因该工程涉及的地铁车站和区间较多，本文仅以芙蓉路地铁站为例进行计算分析。

为考虑翡翠路道路施工对地铁3号线车站、区间的影响，依据该工程实际情况，并考虑设计中活荷载取值，提出道路施工中车辆活荷载限值。车站结构顶板覆土约3 m，设计中活荷载按端头井不超过30 kPa，其他区域不超过20 kPa考虑，本次翡翠路综合改造工程道路工程仅对路面结构层进行加铺施工，加铺厚度9 cm～18 cm，道路改造后车站上方恒荷载变化不大，但施工中应注意合理选用施工机械，确保施工中车辆活荷载不超过20 kPa。

3.1 数值模拟计算假定

根据道路改造工程实际情况，数值模拟计算采用如下假定：

1)翡翠路综合改造工程影响范围内的车站、区间结构仅考虑正常使用工况，由于施工工期较短，不考虑人防、地震等偶然荷载。

2)计算前提为管道基坑施工处于正常良好的控制条件下。

3)涉及的车站、区间结构使用的混凝土假定为连续、均质、各向同性的弹性材料，采用修正摩尔-库仑本构模型进行计算。

4)本工程基坑施工时间较短，数值模拟未考虑土体长期性态的影响，忽略了土体的固结和蠕变等因素。

5)不考虑土体的构造应力，总重应力是唯一的初始地应力。

6)基坑周边地面超载考虑为20 kN/m2。

3.2 模型结构

采用Midas NX软件建立模型，模型为2D钢板桩+内支撑支护基坑模型，模型的整体尺寸为：x方向64 m，z方向40 m。基坑深度为5 m，基坑宽度8.35 m，基坑分两层开挖，开挖深度分别是1 m，5 m。基坑支护采用桩+内支撑的复合支护形式，采用一道双拼槽钢支撑，设置在开挖深度1 m。

芙蓉路地铁站以及道路改造工程的基本结构如图1所示。

二维数值模拟计算模型如图2所示。

3.3 模型计算

构造二维计算模型后，分别对道路改造工程基坑开挖至1 m和5 m时对芙蓉地铁站产生的变形进行计算。计算结果如图3～图8所示。

经计算，翡翠路道路改造工程基坑开挖对芙蓉路地铁站主体结构的附加最大变形如表1所示。

表1 地铁主体结构最大变形

根据以上计算结果可知，在开挖阶段，当开挖至基坑底时，车站位移满足明挖法车站竖向及水平位移不大于5 mm要求。当开挖至基坑底时，车站底板相邻两点间差异沉降为2.0 mm，小于规范要求的4 mm限值，满足规范要求。轨道最大竖向位移2.78 mm，最大水平位移0.56 mm均小于规范要求的4 mm限值，满足规范要求。由此可知，该道路工程在改造施工过程中对临近地铁产生的变形影响较小，符合规范要求，不会对地铁安全运行产生不良影响。