地鐵既有線車站側墻改造施工數值模擬分析

□文/唐 進

1 工程概況

成都軌道交通9號線一期工程孵化園站位于交子南一路與天府大道之間，沿錦城大道路中呈東西向設置；與既有1 號線車站通道換乘，與在建18 號線車站節點換乘。1號線車站跨錦城大道與交子南一路交叉路口，南北向設置，18 號線車站位于天府大道與錦城大道交叉路口西北側，沿天府大道西側南北向布置。

為實現1、9 號線換乘功能需求，需打開1 號線東側結構側墻并破除原1 號線B 出入口、公共衛生間及污水泵房；B 出入口后期原位恢復并劃為9 號線出入口；在1 號線西側擴廳范圍內建公共衛生間及污水泵房。

為提高既有1 號線車站功能及服務水平，將1 號線西側側墻打開，站廳外擴約25.2 m，在外擴廳范圍內還建已破除公共衛生間及污水泵房并在拉德方斯地塊內增設D出入口。見圖1。

圖1 既有1號線側墻改造范圍

2 改造施工工序

既有1 號線需改造的側墻共100.05 m，由于側墻開洞范圍未預先設置梁柱體系，為確保開洞后既有1號線車站結構安全，應在開洞范圍新建梁柱體系承擔頂板荷載。經研究，頂板新建梁采用C 型梁體系，可在提供足夠支撐剛度的情況下兼顧新舊結構防水要求。見圖2。

圖2 側墻改造剖面

步驟一。1 號線車站頂板覆土放坡卸載，嚴格控制降水深度在1號線車站中板以下2.5 m。見圖3。

步驟二。同步開挖既有1 號線兩側外擴廳基坑，修建外擴廳底板，頂板修至靠近1 號線車站一側側墻處時用型鋼柱支撐。見圖4。

圖3 步驟一

圖4 步驟二

步驟三。分段（約9 m一段）靜力破除頂板至中板高側墻。見圖5。

圖5 步驟三

步驟四。新建托換梁,外擴廳頂板及側墻，在永久柱形成之前先用臨時型鋼柱支撐。見圖6。

圖6 步驟四

步驟五。待建托換梁修建完畢達到100%強度后，做外包防水。見圖7。

圖7 步驟五

3 數值分析

根據改造工序，對既有線側墻開洞結構荷載模型進行三維模擬。見圖8-圖10。

圖8 原始工況

圖9 開孔工況

圖10 正常使用工況

計算結果見表1。

表1 側墻開洞結構荷載

由表1可以看出，開孔時由于頂板卸載，計算出的內力及變形均小于原始工況；正常使用工況下，由于側墻處開孔，墻端支承剛度有所下降，進而更多的內力分配至支座及跨中，故相對于原始工況，梁支座和跨中彎矩都有所增加，頂板結構變形也略有增加，但結構配筋能滿足受力要求。

4 防水設計

孵化園站防水等級為一級，結構不允許滲水，結構表面無濕漬。

頂底板防水考慮新舊結構防水材料搭接，在施工縫位置預埋兩道膨脹止水條及一道注漿管。見圖11和圖12。

圖11 頂板防水

圖12 底板防水

5 既有1號線監測

5.1 監測

改造施工期間，需對既有1號線進行全方位、嚴密的監測，確保運營線路的安全。監測等級為一級。根據表2和表3，取二者較小值作為控制值［1～2］。

表2 既有線隧道結構變形控制值

表3 城市軌道交通結構安全控制指標參考值

5.2 監測控制指標

實測位移的絕對值和速率值雙控指標達到極限值的70%～85%或雙控指標之一達到極限值的85%～100%，而另一項未達到該值，作為預警指標。實測位移的絕對值和速率值雙指標均達到極限值的85%～100%作為報警值。

6 結論及建議

孵化園站既有1 號線側墻改造已施工完成，監測數據滿足規范及設計要求。該站是典型既有線側墻未預留后期打開條件，需在開洞范圍新建梁柱體系承擔頂板荷載的案例，施工過程中嚴格控制了既有線的變形，保證了車站的正常使用。

對于后期類似車站，建議設計時考慮以下幾點：

1）車站位于路口位置建議負一層側墻每跨均預留梁柱體系，為后期物業開發及換乘車站設計提供條件；

2）詳細計算改造部位節點的受力分析，注意水平及豎向的傳力聯系；

3）側墻打開后應驗算既有線抗浮是否滿足要求，若不滿足要求，應增加抗浮補償措施；

4）設計中應考慮施工工況的影響并制定相應技術措施。