綜合管廊上跨運營地鐵安全影響分析

王連欣

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司 湖北武漢 430063）

0 前言

我國地鐵建設和市政綜合管廊建設發展迅速，由于地鐵和市政綜合管廊均為埋設于城市主干道路下方的條帶狀結構，兩者常常在平面、縱斷面關系上發生交叉，相互影響。某綜合管廊工程上跨運營地鐵區間，工程實施范圍進入運營地鐵重點保護區，對運營地鐵產生影響。本文利用MIDASGTSNX有限元數值模擬軟件建立三維數值計算模型，分析綜合管廊施工對運營地鐵結構的影響，為綜合管廊項目的建設提供指導。

1 工程概況

1.1 綜合管廊工程概況

綜合管廊工程全長約2km，為地下一層箱型結構，明挖法施工，基坑開挖深度5.2～8.9m，寬7.7m，管廊上跨運營地鐵區間。綜合管廊內部主要為電力通訊、直飲水、給水和熱力管線。

地鐵明挖區間為地下三層箱型混凝土結構，頂板埋深約4.2m，結構總高度20.52m，底板埋深約24.0m。明挖區間東側為盾構區間，管片外徑為6m，壁厚0.3m，頂部埋深約18.1m。

管廊東側基坑深度約5.2～8.9m，基坑寬度7.7m，采用φ600@1000鉆孔灌注樁+內支撐支護，嵌固深度約3.5m，設一道φ406mm壁厚12mm鋼支撐，水平間距6m。上跨地鐵眀挖區間范圍基坑深度約3.8m，采用放坡開挖，放坡比 1：1，見圖 1。

1.2 工程地質概況

地層自上而下為①雜填土，④-1粉土，④-2粉砂，④-5粉土，④-3粉砂，⑥-1粉質黏土，⑥-2粉質黏土，地下水位埋深約12m。管廊敷設于④-1粉土層，見表1。

2 計算方法及模型的建立

本次計算采用MIDASGTSNX有限元數值計算軟件，建立三維計算模型，模型長100m、寬90m、深50m，見圖2。

圖1 管廊與地鐵斷面關系（m）

表1 土層參數

圖2 計算模型（mm）

隧道襯砌板厚0.3m，管廊結構板厚0.35m，結構采用板單元模擬；排樁尺寸φ600@1000，鋼支撐尺寸φ406、t=12，采用梁單元模擬。

基坑開挖及回筑工序如下：激活地層，施加地面超載→施工地鐵車站及區間，位移置零→施工管廊圍護樁→開挖第一層土至冠梁標高→施工冠梁、第一道撐，開挖土層至坑底→回筑管廊結構，回填覆土。

3 數值計算結果及分析

管廊基坑開挖為卸載工況，隧道水平變形較小，主要變形表現為隆起。工況5為開挖第二層土，土方卸載量最大，隧道變形最為明顯。

3.1 計算結果

圖3 工況5土體豎向位移

西側基坑開挖深度約5.2m，東側基坑開挖深度約8.9m。基坑內土體表現為隆起，最大隆起量16.2mm，發生在東側開挖深度為8.9m的深坑，見圖4。

圖4 工況5管廊下方隧道管片豎向位移

隧道管片最大豎向變形約3.3mm，表現為隆起。

3.2 計算結果分析

隨著基坑的開挖、結構回筑及土方回填，隧道首先發生隆起，后隆起量逐漸增大，回填覆土后隆起量減小。開挖第二層土至基坑底部時，隧道隆起量明顯增大，此時基坑最大開挖深度達到8.9m，荷載卸載量較大，隆起值增大至3.3mm。管廊結構回筑及土方回填后，隧道表現為在新增荷載作用下的沉降，原隆起值由3.3mm減小為1.94mm。

表2 各工況隧道管片變形結果統計

4 結論與建議

（1）根據數值計算結果，隧道最大豎向變形3.3mm＜10mm，表現為隆起，隧道最大水平收斂1.48mm＜10mm，均發生在工況5。隧道變形滿足地鐵變形控制要求。

（2）擬建管廊基坑開挖時隧道表現為土體卸載引起的隆起變形。根據計算及施工經驗，一次性荷載卸載量越大結構隆起變形越明顯。為減小管廊施工對區間隧道的影響，建議管廊基坑分段施工。