近距离施工对既有地铁结构的影响分析

2022-03-08苏帆

中国设备工程 2022年4期

关键词：风亭偏压标高

苏帆

（重庆市轨道交通（集团）有限公司，重庆 401122）

1 原项目概况

某地铁车站风亭结构为地下明挖结构，地下一层框架结构，外车站外挂结构，结构顶板覆土厚度不大于4m，结构以中风化砂质泥岩或砂岩为持力层，结构底板、顶板厚度为0.7mm，侧墙厚度均为0.6m，结构均为C40防水钢筋混凝土。

2 新建项目概况

拟建项目为地铁车站出入口，为垂直电梯出入口，该出入口从拟建车站-1F站厅层接出，通过竖井电梯形式出地面。其中通道部分采用直墙拱暗挖隧道结构断面，通道标准段净宽6.5m。电梯井采用放坡开挖+竖井垂直开挖及支护形式，在标高254m以上采用放坡开挖，254m至坑底采用垂直开挖，初期支护采用锚杆+钢格栅+挂网喷射混凝土。该竖井结构基坑开挖后，导致既有环线消防水池为偏压受力状态。出入口结构采用C40防水钢筋混凝土。

3 位置关系介绍

拟建出入口与既有风亭间最小平面距离约2.804m，该风亭范围内，出入口采用直接开挖，出入口基坑底标高为252.141m，风亭结构底板标高为246.342m，因此，该基坑开挖，既有风亭结构为偏压状态，开挖后风亭结构嵌入岩层约4.349m（集水井处为5.8m），形成约3.071的偏压（出地面井口处约7.2m），建设完成后按原状地面进行恢复。出入口下层为暗挖隧道，结构与既有风亭最小净距为23.211m。

4 计算分析

根据图1可知，拟建轨道出入口基坑开挖，将使得既有风亭结构形成约3.071悬臂结构。该风亭为地下明挖结构，原建设时基坑采用桩+撑支护，选择如下计算简图：

图1 拟建轨道结构与已建轨道结构位置关系剖面图

拟建出入口位于既有风亭侧下方，净距约23m，且采用矿山非爆破开挖，且结构位于中风化岩层中，因此，对既有2号风亭变形影响较小，本次模型中不考虑出入口暗挖段。

根据建设时序，本次主要计算步骤如下：

第一步：初始应力计算，位移清零；

第二步：7号出入口明挖基坑开挖，应力、位移计算；

第三步：7号出入口主体结构建设，应力、位移计算；

第四步：明挖基坑回填，应力、位移计算。

计算模型如图2所示。

图2 初始应力计算模型

由计算结果可知，在项目施工过程中，最大的竖向、横向变形均位于出入口基坑开挖边坡坡面上，这是由于边坡稳定而至。在回填步，最大竖向变形位于出入口结构跨中与填土交界处，主要原因为填土变形参数较小。

图3为各计算步骤风亭结构变形云图，下表为各计算步骤最大变形统计。由计算结果可知，最大变形均位于临近基坑开挖侧结构侧墙位置，且竖向变形在基坑开挖时最大为2.75mm，后续随着结构建设及回填使得地层重新施加压力，致使既有结构竖向变形减小。最大横向变形位于施作结构阶段，因结构侧向加压使得横向变形增大，但随着上部土体回填使得横向变形减小。在整个出入口实施中，既有轨道结构变形均很小。