新建地铁结构近接既有地铁车站工程全过程分析

新建地铁结构近接既有地铁车站工程全过程分析
发表时间：2020-05-13T06:02:56.529Z 来源：《建筑细部》2020年第3期作者：刘畅
[导读] 因此文章就结合工程具体实力开展了相关分析研究，以供参考、
哈尔滨地铁集团有限公司黑龙江省哈尔滨市 150000
摘要：在现阶段城市交通运输中，地铁发挥了极其重要的作用，尤其随着现阶段城市规模的扩大以及人口的增多，地铁工程数量日益增多。

但是在具体地铁工程建设中，经常会遇到新建地铁结构近接既有地铁车站的情况，在此情况下进行新建地铁施工，必然会对临近运营地铁结构的安全和稳固性带来影响。

因此文章就结合工程具体实力开展了相关分析研究，以供参考、
关键词：地铁施工；近接既有车站；全过程分析
1工程概况
1.1工程概述
在a市地铁5号线某站穿越既有地铁然后形成T型换乘站。

既有地铁主体结构在建设时用的是明挖顺做法，基坑深15.21～16．16m，围护结构采用的是人工挖孔桩。

在原有设计中，仅预留了与5号线换乘条件，同时还在侧墙中预留了开洞位置和钢筋接驳器。

换乘节点情况可参考图1。

工程的整体施工难度非常大，并且施工环境相对复杂。

b）横剖面图
图1 既有车站换乘节点预留条件
1.2基坑地质条件
通过沿途勘察可以得知，在工程现场从上到下结构非常复杂，依次为填土层、粉质黏土层、砾砂层、圆砾层、砾砂层、圆砾层。

具体参数可以参考表1。

表 1 岩土层力学参数表
2开挖工法的数值分析
2.1计算模型的建立
通过MIDAS GTSNX软件来构建相应的数字模型，结合具体结构的尺寸材料、位置关系等来进行计算模型的建设。

既有地铁车站、桩基础、土体等都采取实体单元模拟，其中土层采用Mohr—Coulomb破坏准则，混凝土结构采用弹性本构模型。

通过分析新建地铁站盾构施工时所产生的影响范围，为了提高模型效果采用网格划分，同时还需要充分考量边界消除产生的影响，模型边界在设置时，上边界到达地脚，下边界则需要向下延伸至隧道开挖宽度的3倍距离处。

模型上部采用自由边界，而其余各个方向的边界面则需要按照法向变形约束条件来进行设置。

为了全面有效的掌握既有车站在新建车站施工中所会受到的影响规律，在分析初始状态时，需要激活原有结构的材料属性、增添荷载，保留计算模型应力场，清零位移场，之后再根据既定盾构施工计划来有序施工、
2.2施工步骤模拟
在施工中，格构柱进入到隧道内，并且型钢在盾构推进范围外，盾构设备可采用直接切削。

所以在施工中，右线施工方法为盾构推进、冷冻法加固，因为其连续墙预留有相应的玻璃纤维筋，而左线没有进行玻璃纤筋的预留，所以在施工中采用清障井清障盾构。

新建地铁在下穿既有车站时，管片与既有车站之间的间距约4.32米，根据相关技术规范评估其风险等级为Ⅰ级。

2.3计算基本假定
因为地层中原土材料的力学性能相对比较复杂，因此利用模拟软件是无法对其进行充分模拟。

因此在具体模型的构建和相关参数的计算式，需要忽略某些次要因素的影响，重点围绕主要因素。

在本次模拟中，主要从以下几方面开展了相关假设：（1）设定为原材料都为均匀连续的介质。

（2）按照平面变形来对隧道进行力学分析和变形计算。

（3）初始模拟应力场时，只从自重方面进行考虑，不考虑其他方面应力的影响，比如构造应力的影响。

（4）管片在模拟时，都作为均质圆环，并设定管片接缝的刚度折减系数为0.8。

（5）边界条件。

顶面、底面和四周分别为自由面、垂向约数和法向约束。

（6）模拟中，土体以弹性连续体存在。

（7）施工掌子面顶推力不仅需要保证盾构机的前进动力，还需要平衡前进中的水土压力和水平摩擦力，但是在计算时需要忽略摩擦力，仅考虑顶推力。

2.4数值模拟结果
在近接既有地铁车站的新建地铁施工中，最需要控制的就是原有车站在施工中可能出现的沉降和受到的应力，所以在工法模拟分析时，主要是分析原有车站在新建地铁施工中产生的道床沉降和受到的应力。

在轨道交通安全技术标准中，既有车站道床的最大竖向位移范围不能超过5mm。

3对既有地铁结构的保护
3.1控制方案
3.1.1新建工程明挖围护结构
在新建地铁施工中采用的是钻孔灌注桩联合内支撑的明挖维护结构。

在既有地铁车站两侧都需要建设隔离桩，隔离桩和既有维护桩的间距需要控制在0.5米，同时还需要安装斜撑在隔离桩中。

基坑侧围护桩还需要设置C25挂网喷射混凝土，厚度为100毫米，同时在潜水含水层还需要设置旋喷桩止水带。

深层承压水的截水方法为坑内向坑外注浆的方法。

3.1.2新建工程暗挖节点支护措施
下穿施工采用的是暗挖施工，为了保护既有地铁车站的底板，采用了以下保护措施：（1）开挖方法为上下台阶法，左右导动对称施工。

在明挖时需要按照施工设计预留换乘节点，并且换乘节点两侧采用台阶法施工，并预留接茬钢筋和做好防水板接头；中间岩柱以及剩下部分的开挖都需要采用台阶法，并且做好中间桩、梁、底板等位置的施工。

（2）在开挖中需要先做好横向支撑，并结合具体情况进行补强。

（3）在暗挖施工中需要采用分段分布按摩，并且还需要做好工程实时监测，设置好相应的测量元件。

需要注意的是在具体开挖时，必须严格依照施工计划做好开挖深度的控制。

3.2围护桩施工控制
因为新建车站的维护桩与既有车站围护桩之间的距离较近，所以新建车站在施工中会严重影响既有车站的维护结构，所以在施工中需要采取有效的控制措施。

（1）桩位必须严格依据施工计划进行准确定位，并反复复核；（2）严格控制钻孔垂直度，杜绝出现垂直度偏差过大的问题；（3）选择综合能力较强的施工人员进行钻孔施工，并在施工前做好对相关机械设备的严格检验，避免在人员和设备上产生问题。

4施工安全风险控制
为了更好控制在新建地铁近接既有地铁车站施工中的风险，需要从以下几个方面入手进行安全风险控制。

首先，在新建地铁施工中需要采用台阶法施工，精确管控开挖进尺，每循环必须小于1米；其次，强化初支施工，提高支护强度，同时在岩柱间需要进行对拉锚杆的施工，确保中间岩体的稳固性；最后，在盾构下穿即有车站前，必须在于下穿节点参数相同的条件下进行科学有效的试验，验证施工方案的可行性，并不断对其进行优化调整。

结语
在近接既有地铁车站的新建地铁施工中必须综合考虑各方面因素的影响，做好对整个工程的规划设计和管理，这样才能够确保既定目标的实现。

参考文献：
[1]马腾飞.新建地铁车站及隧道近接施工对既有车站稳定性的影响研究[D].昆明：云南大学，2018.
[2]朱正国，余剑涛，朱永全.区间隧道零距离下穿既有地铁车站施工方案研究[J].现代隧道技术，2013，50（6）.。