潘婷

（北京城建设计发展集团股份有限公司，北京100037）

1 引言

目前，地下结构常规和公认的计算方法有2 种，即荷载-结构模型和地层-结构模型[1]。地层-结构模型认为地下空间的结构体系是由围岩和支护共同组成，围岩既是荷载的来源，又是支护的重要组成部分。对于几何形状和围岩初始应力状态、地质条件等较为复杂的地下工程，尤其是需要考虑围岩的各种非线性特征和施工过程对隧道稳定性影响时，采用地层－结构模型较为有利。本文采用地层-结构模型进行分析，以满足围岩的非线性特性，CRD 工法的施工步骤和开挖面空间效应所形成的三维状态。

新建车站为两端双层暗挖，中间单层暗挖上跨既有地铁，与既有车站成十字换乘，密贴上穿。本文主要分析密贴上穿段对既有地铁的影响。上穿施工由于土的卸荷作用，目前没有十分有效的控制变形的方法，因此，需要进行工前评价，预测新建工程施工过程中，既有地铁结构的变形值，评估上穿施工对既有线的影响。

本文通过收集、整理地质及设计资料，在现状调查和检测资料的基础上，运用数值分析，预测施工引起既有地铁车站结构及轨道的变形，以此评价既有地铁结构是否安全，轨道是否满足运营要求。

2 工程概况

既有车站为单层暗挖分离侧式车站，为2 个暗挖单层单洞钢筋混凝土结构，两端设有风道，两侧站台各预留4 个换乘通道接口，中间平顶直墙段预留新建地铁车站站台上穿条件。车站底板埋深为28m。下穿新建地铁线断面为平顶直墙断面，初衬采用350mm 厚C20 格栅喷射混凝土结构，二衬采用C40 模筑混凝土，抗渗等级P10，顶板厚1.3m，底板厚1.2m，侧墙厚1m。

新建车站与既有车站“十”字换乘。车站中间单层暗挖段长49.5m，为单层拱顶直墙双洞断面，采用CRD 法分10 导洞施工，外轮廓尺寸为19.8m×9.12m，覆土深度10.195m，顶板及侧墙厚0.7m，中墙厚0.5m，底板厚0.8m。采用C40 模筑混凝土，抗渗等级P10。初衬采用350mm 厚C20 格栅喷射混凝土结构。

新建车站主要处于卵石层和粉质黏土层。上穿暗挖段拱顶为粉细砂层。地下水位位于既有车站底板下。不考虑地下水的影响。

为减小对既有线的影响，设计采用深孔注浆加固地层，范围为结构二衬内边线至初衬外1.5m。注浆采用后退式深孔注浆，浆液采用水泥-水玻璃双液浆。若深孔注浆效果不好时，再辅以超前小导管补充注浆。密贴上穿暗挖断面、CRD 法导洞分布及与既有地铁关系如图1 所示。

图1 密贴上穿暗挖断面、导洞分布及与既有地铁关系图

3 结构变形预测分析

采用地层-结构模型，用Midas/GTS 进行建模。分析新建车站密贴上穿施工对既有车站结构以及轨道的影响[3]。

根据新建暗挖段的施工过程，计算模型分成6 个施工阶段进行模拟，施工模拟工序及计算得到既有车站底板结构在各模拟步骤下的竖向（Z方向）位移云图如图2 所示。

图2 施工模拟工序及各阶段底板竖向位移云图

在上穿暗挖段施工过程中，底板结构累计最大竖向变形值为2.693mm，结构发生上浮，发生在施工阶段6，施工侧墙顶板二衬结构，拆除初衬过程中，表明拆撑对结构变形影响较大。假设轨道与结构底板协调变形，则预测轨道最大变形值为2.693mm[2]。

4 结论

通过数值模拟，对新建车站密贴上穿施工对既有地铁车站的影响进行了分析，得出如下结论：

1）根据数值模拟计算结果，在密贴上穿施工过程中，既有线车站结构产生了上浮，轨道竖向位移最大值为2.693mm。横向位移较小。根据结构计算和工程类比，新建工程对既有车站结构的变形影响能够满足车站结构的安全。现行的施工工艺和施工方法可满足轨道工务维修的基本要求，但不能满足当前轨道运营管理的相关规定。

2）建议在施工过程中采取一定的轨道防护措施，同时加强对既有地铁结构及轨道结构的第三方监测，以保证运营安全。一旦变形超过预警值，应立即停止施工。

3）施工单位应严格按照设计要求进行施工，提前做好相关超前措施，实施动态风险管理，利用监测数据和风险记录，对施工期间风险进行动态跟踪及控制。