新建地铁连接通道施工对已运营地铁车站的变形监测分析

项 阳 （合肥市轨道交通集团有限公司，安徽 合肥 230001）

0 前言

地铁车站周边施工会随着运营时间的增长而增多，引起既有地铁结构的变形、应力集中，对地铁的运营安全造成了越来越严重的影响。新建地铁连接通道施工过程中对地铁车站的影响较小，但并不能忽略常年累计变形，其对车站的结构影响较大。本文以某个商业地铁接驳地铁车站通道施工为例，对新建地铁通道施工过程中对车站结构影响进行数据模拟分析，并和现场施工过程中实际车站结构监测数据进行比对和复核。

1 工程概况

某集团商业地块中山路站接驳地铁通道项目（图1）位于某市庐州大道与中山路交口东北侧，两条通道总长度23.57m，通道结构净宽6.1m，结构净高3.72m，基础垫层底标高13.020m，集水坑处局部落深1.78m，通道计划接入已建地铁1号线中山路站管理用房北侧。

图1 项目平面图

2 有限元分析

2.1 数值分析模型及说明

根据施工工况，当通道两侧结构完成时，分析连接通道基坑开挖及主体结构施工对已建地铁车站的影响，利用有限元软件Plaxis 3D Tunnel模拟连接通道基坑开挖及结构施工，由于地铁工区用房基坑深仅约6m，按照2倍基坑开挖影响范围设计计算模型边界，计算模型尺寸为102m×35m，沿基坑深度方向取35m，沿基坑宽度方向102m。土体模型采用Hardening Soil模型，选取8节点单位来模拟，地铁工区用房和广场地下基坑的维护及主体结构采用弹性模型，连续墙与土体之间引入接触面单元，接触面采用Plaxis 3D Tunnel特有的Rint⁃er命令，将接触面出各层土的强度设定为0.7倍各土层的力学指标。模型的边界条件，上表面为自有边界外，2个侧面为侧向位移约束，底部为固定边界。模型如图2所示。

图2 有限元网络模型

2.2 计算结果

①连接通道对已建地铁工区用房的总变形影响云图如图3所示。通道基坑开挖受坑底隆起影响，地铁工区用房整体结构有位移的可能。

图3 连接通道对已建地铁工区用房总变形影响云图

②通过计算结果可以看出，随着连接通道基坑开挖的进行，已建地铁工区用房有上浮现象，提取地铁工区用房基坑围护的竖向位移，如图4，围护最大隆起量为5.24mm。

图4 地铁工区用房基坑围护竖向位移

③通过计算结果可以看出，随着连接通道基坑开挖的进行，地铁工区用房现有结构有水平位移，如图5所示，侧墙及围护最大水平位移为1.3mm。

图5 地铁工区用房现有结构水平位移

3 监测成果分析

本工程现场监测工作从基坑开挖开始至土方回填结束，本工程基准点设立于施工基坑开挖深度3倍距离之外的稳定区域，主要监测地铁车站工区用房顶板水平（竖向）位移和地铁车站工区用房底板竖向（水平）位移。

3.1 地铁工区用房顶板水平位移

地铁工区用房顶板水平位移观测自基坑开挖前夕开始进行，采用坐标法观测。从地铁工区用房顶板水平位移累计变化量时间曲线图（图6）可以看出地铁工区用房顶板水平位移累计变化量最大点为FW2，位移量为0.5mm。

图6 地铁工区用房顶板水平位移累计～时间曲线

3.2 地铁工区用房顶板竖向位移

地铁工区用房顶板竖向位移观测自基坑开挖前夕开始进行，采用二等水准观测。从地铁工区用房顶板竖向平位移累计变化量时间曲线图（图7）可以看出地铁工区用房顶板竖向位移累计变化量最大点为FC1，沉降量为1.52mm。

图7 地铁工区用房顶板竖向位移累计～时间曲线

3.3 地铁工区用房底板水平位移

地铁工区用房底板水平位移观测自基坑开挖前夕开始进行，采用坐标法观测。从地铁工区用房底板水平位移累计变化量时间曲线图（图8）可以看出地铁工区用房底板水平位移累计变化量最大点为DW7，位移量为0.4mm。

图8 地铁工区用房底板水平位移累计～时间曲线

3.4 地铁工区用房底板竖向位移

地铁工区用房底板竖向位移观测自基坑开挖前夕开始进行，采用二等水准观测。从地铁工区用房竖向水平位移累计变化量时间曲线图（图9）可以看出地铁工区用房底板竖向位移累计变化量最大点为DC1，沉降量为1.35mm。

图9 地铁工区用房底板竖向位移累计～时间曲线

4 结论及建议

根据对本工程的模型模拟分析和现场监测数据的对比，现场监测变形数据均小于模型模拟数值，可能是由于数值模型建立尚未考虑已建地铁车站工区用房及附属结构的整体刚度，从而导致实际监测数值比模拟计算值小。可以得出：基坑开挖及破除地铁工区侧墙过程中，基坑本体及车站地铁工区结构均有影响，车站基坑及地铁工区结构变形在新增连接通道施工及地铁工区用房侧墙破除期间位移量较小，车站附近会遇到各种不同情况施工，常年积累，对车站等附属结构的影响是不可逆转的。临近地铁车站施工过程中，必须对车站进行数值模拟和实时保护监测，并长期留存，作为后期车站结构安全分析基础资料。