李岩龙

摘  要：针对新建车站围护结构对既有车站偏压影响，文章利用有限元软件，结合成都地铁某线实例，通过建模计算分析基坑开挖对既有线结构的竖向及水平位移，并结合规范对既有车站结构的影响程度进行了评价。

关键词：新建围护结构;深基坑;既有车站;偏压;数值模拟

中图分类号：U231.3 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）36-0051-02

Abstract： In view of the influence of the enclosure structure of the new station on the bias of the existing station， this paper uses the finite element software， combined with an example of a Chengdu subway line， through modeling and calculation to analyze the vertical and horizontal displacement of the foundation pit excavation on the existing line structure. In accordance with the relevant code， the influence degree of the existing station structure is evaluated.

Keywords： new retaining structure; deep foundation pit; existing station; bias; numerical simulation

引言

考虑到地铁车站建设先后时序的因素，紧邻既有运营地铁车站进行施工的情况越来越多，后建車站的基坑开挖必然对既有结构产生影响[1]。国内外学者已进行了大量针对新建车站基坑对既有建构筑物的影响分析，并取得显著成果：曾远等[2]分析基坑开挖引起紧邻车站变形，研究地铁车站基坑开挖时新旧两车站间距、源头变形、土体弹性模量3个因素对运营车站变形的影响;李志高等[3]通过数值模拟发现，大刚度地铁车站的存在对基坑开挖的位移场有很大影响，表现为对基坑变形的遮拦作用和改变坑周土体位移场。

本文在既有研究的基础上，分析新建车站围护结构对既有车站的偏压影响，同时针对不同深度的新建基坑对既有车站的影响进行对比分析，并结合实施风险提出相应对策。

1 工程概况

基于成都地铁某线换乘站实例，新建车站围护结构采用Ф1200@2200/2000旋挖桩+Ф609mm（t=16mm）钢管内支撑。桩顶设置钢筋混凝土冠梁，截面bxh=1.6/1.9x0.9m，沿基坑竖向设置三道支撑，水平间距6m、3m、3m。

地层主要由第四系全新统人工填土层（Q4ml），第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl），第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）、第四系中下更新统冰水沉积层（Q1+2fgl）、白垩系上统灌口组（K2g）及白垩系上统夹关组（K2j）基岩组成。

模型结合成都地铁1～4号线工程经验，建立杂填土、卵石土及中风化泥岩层模拟13号线地层情况。土层主要力学参数表见表1。

2 地下结构内力和变形计算方法

采用Midas GTS NX有限元分析软件建立地层结构模型，建立3种不同深度的新建基坑对既有车站的影响分析模型，有限元计算模型简图如图1所示。

目前应用较为广泛的地下结构计算模型可以分为两类：（1）荷载结构模型，又称作用-反作用模型。按作用在车站结构上的土层压力选定结构材料和确定断面形式、尺寸与构造的隧道设计模型。特点是认为地层对车站结构的作用仅是产生荷载，车站结构应能承受各类荷载的共同作用。（2）地层结构模型，考虑土层与车站结构共同构成受力体系。车站结构内力与土层重分布应力一起按连续介质力学方法计算。土层与车站结构的相互作用以变形协调条件来体现。

3 有限元建模

本计算模型上边界取到地表，竖向共取40m，宽度取250m，纵向考虑既有车站长度和边界效应取。地表取为自由边界，土体采用Mohr-Coulomb模型。其它五个面均采用滚轴约束。建立的计算模型网格如图1所示。

模型中采用实体单元模拟土层，采用2D板单元模拟车站板墙结构，1D梁单元模拟车站围护桩、柱子与横撑。新建车站与既有结构关系图及既有车站内部结构示意图如图2所示。

4 计算结果分析

图3为新建三层车站对既有车站的位移影响。根据计算结果，新建三层站基坑开挖及围护结构施做对既有车站的竖向位移为0.758mm，纵向位移为0.523mm，横向位移为0.435mm。

（a）竖向位移Tz

（b）横向位移Tx

图4为新建两层站基坑对既有车站的位移影响。根据计算结果，新建三层车站开挖及围护结构施做对既有车站的竖向位移为0.637mm，纵向位移为0.173mm，横向位移为0.592mm。

根据GB 50911-2013[5]《城市轨道交通工程监测技术

规范》，既有结构水平位移及竖向位移均满足规范限值要求，见表2。

5 结论及建议

对比2种不同深度新建基坑对既有站的影响，结果表明：

（1）随着新建车站基坑开挖深度增加，既有车站结构竖向位移、横向位移均逐渐增大。其中竖向位移增幅较大，横向位移增幅较小。

（2）通过对比2种不同深度基坑，既有结构竖向位移最大值均出现在新建基坑开挖至基底，底板尚未浇筑时。当新建基坑深度大于既有结构底板埋深时，既有结构竖向位移较大。反之则较小。

建议：

（1）为使施工期间对既有线影响降至最小，达到可防可

控，需要制定完备合理的技术措施。

（2）信息化技术是设计施工的重要补充，对于及时发现问题、解决问题起到关键作用。

参考文献：

[1]刘亮.T型换乘地铁车站续建基坑开挖对运营结构的影响分析及对策[J].隧道建设，2015，35（03）：244-249.

[2]曾远，李志高，王毅斌.基坑开挖对邻近地铁车站影响因素研究[J].地下空间与工程学报，2005，1（4）：642-645.

[3]李志高，曾远，刘国彬.临近地铁车站基坑开挖位移传递规律数值模拟[J].岩土力学，2008，29（11）：3104-3108.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50911-2013城市轨道交通工程监测技术规范[S].中国建筑工业出版社，2013.