地鐵車站出入口施工對臨近有軌電車道床沉降的影響分析

邵 葳，彭 潭，于宏福

（北京城建設計發展集團股份有限公司，遼寧 沈陽 110086）

城市化進程的不斷加快給城市的交通帶來很大的負擔，為了緩解交通擁堵的現象，地鐵被各大城市所采用。然而，地鐵的建設勢必對周圍既有建筑物造成影響[1-2]。研究地鐵建設對周圍建、構筑物的影響尤為重要，對工程事故的預防意義重大[3]。針對地鐵建設對周圍環境的影響，很多學者已經進行了研究[4-5]。本文以渾南大道站C，D號出入口暗挖下穿既有有軌電車5號線為工程依托，建立三維有限元模型，研究地鐵車站出入口施工對臨近有軌電車道床沉降的影響。

1 工程概況

本站位于長青南街與渾南大道交叉路口，為沈陽地鐵9，10號線換乘車站，C，D號出入口暗挖段下穿有軌電車，暗挖部分為平底直墻拱結構，覆土厚度4.6～4.8 m，采用CRD法施工。出入口結構頂至有軌電車路基豎向凈距約2.74 m，暗挖段結構主要位于粉細砂和圓礫層中。出入口與有軌電車平面位置關系如圖1所示。

圖1 出入口平面圖

出入口暗挖段結構由鋼格柵＋噴射混凝土的初期支護及模筑鋼筋混凝土二襯組成。初期支護采用C25早強網噴混凝土，格柵間距0.5 m，二襯采用C40鋼筋混凝土。超前支護采用大管棚＋小導管加固方式，擬采用φ108大管棚超前支護，壁厚5 mm，L＝29.2 m，環向間距200 mm，馬頭門處一次性打入；內排采用φ32小導管，管長2.5 m，環向間距200 mm，縱向步距0.5 m打設一環。

2 數值模型的建立

考慮隧道開挖時對四周的影響范圍，計算模型縱向取30 m，隧道兩側分別取31 m（約5倍開挖寬度），隧道底部以下土層取18 m，隧道上方覆土厚度按實際埋深選取，模型單元總計24 240個。

模型底部施加豎向約束，模型4個側面分別施加垂直側面方向的水平位移約束。出入口從明挖段向車站方向施工，采用CRD法開挖，分步架設鋼格柵及噴射初襯混凝土。為模擬電車運行對隧道開挖的影響，在有軌電車道床表面施加20 kPa均布荷載，見圖2.

圖2 有限元模型示意圖

圖3 監測點布置圖

3 結果分析

3.1 沉降監測點

沿道床中線于隧道上方兩側各1倍開挖洞徑范圍布設監測點1～5，分析隧道施工的橫向影響范圍及程度；沿隧道軸線于軌道道床前、后各1倍洞徑范圍布設監測點6～9，分析隧道施工的縱向影響范圍及程度。各測點間距約4.7 m，布設情況見圖3.

3.2 有軌電車道床沉降分析

各監測點受隧道施工影響均產生沉降，沿暗挖通道頂部形成一條均勻的沉降槽，模型沉降云圖見圖4.

圖4 有軌電車沉降云圖

圖5 監測點1～5沉降曲線

圖6 監測點6～9沉降曲線

3.2.1 監測點沉降分析

各監測點沉降發展趨勢基本相同，監測點2～4基本位于隧道正上方，沉降量為4.82～5.68 mm。整體上看，隧道左右各10 m范圍內的有軌電車道床受施工影響產生的沉降較為明顯，道床沉差異沉降約為0.036%Lt（Lt為沿線路方向兩監測點間距）。監測點沉降曲線如圖5和圖6所示。

3.2.2 有軌電車道床沉降分析

研究結果表明，出入口暗挖施工會引起有軌電車道床產生少量的沉降變形，從而對有軌電車造成一定程度的影響。道床最終沉降曲線見圖7.

按照有軌電車產權單位下發的相關要求及《城市軌道交通工程監測技術規范》GB 50911—2013的規定，既有電車軌道沉降控制值按10 mm控制，道床差異沉降按0.04%Lt控制（Lt為沿線路方向兩監測點間距）。出入口暗挖隧道下穿有軌電車道床施工引起道床最大沉降為5.68 mm，最大差異沉降0.036%Lt，滿足沉降及差異沉降控制要求。

圖7 有軌電車道床最終沉降曲線

4 結束語

本文通過建立三維地層-結構模型，對沈陽地鐵9號線渾南大道站C，D號出入口暗挖下穿既有有軌電車道床進行計算分析，對道床沉降量及沉降規律進行預測及評估，可為相似工程提供參考。

［1］韓健勇，趙文，關永平，等.地鐵車站洞樁法開挖變形規律分析［J］.應用力學學報，2015，32（4）：623-629.

［2］晏莉.盾構法雙管隧道施工引起的地表沉降預測及特征分析［J］.隧道建設，2015，35（5）：419-427.

［3］胡學兵，喬玉英.埋深和跨度對隧道結構穩定性影響的數值模擬研究［J］.公路隧道，2005（2）：5-9.

［4］馬險峰，王俊淞，李削云，等.盾構隧道引起地層損失和地表沉降的離心模型試驗研究［J］.巖土工程學報，2012，34（5）：942-947.

［5］毛峰.黃土隧道深淺埋分界方法研究［D］.西安：西安理工大學，2007.