焦騫歐

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司天津分院 天津市 300073）

1 工程概況及周邊環(huán)境描述

1.1 工程概況

新建車站位于衛(wèi)津南路與賓水西道北側(cè)，于衛(wèi)津南路路下南北向敷設(shè)。車站西側(cè)為老干部活動(dòng)中心，東側(cè)為腫瘤醫(yī)院，南側(cè)為既有車站及區(qū)間。車站周邊環(huán)境復(fù)雜、交通繁忙。

主體結(jié)構(gòu)為地下四層雙柱三跨矩形框架結(jié)構(gòu)，采用蓋挖逆作法施工，基坑標(biāo)準(zhǔn)段深34.89m，盾構(gòu)井段深36.59m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1.2m厚地下連續(xù)墻，墻長約67.89m，采用工字鋼板接頭。標(biāo)準(zhǔn)段基坑豎向布設(shè)3道支撐，盾構(gòu)井基坑豎向布設(shè)4道支撐，均為1.2m×1.0m鋼筋混凝土支撐。主體結(jié)構(gòu)頂板厚1.0m，地下一二層樓板厚0.4m，地下三層樓板厚0.5m，底板厚1.4m，地下1～2層側(cè)墻厚0.8m（盾構(gòu)井處0.9m），地下3～4層側(cè)墻厚1.2m（盾構(gòu)井處1.3m），采用直徑1.1m，壁厚25mm鋼管混凝土柱，柱下為φ2.2～3.5m擴(kuò)底樁基，樁長40m。

1.2 周邊環(huán)境描述

既有車站及區(qū)間位于新建車站南側(cè)，建筑新建車站主體基坑結(jié)構(gòu)凈距為30.3m。既有車站為地下三層島式車站，標(biāo)準(zhǔn)段外包總寬24.8m。車站主體基坑開挖深度27.47m，采用1m厚地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)。既有區(qū)間為四線并行區(qū)間，頂部覆土分別為10.7m、19.5m，距離新建車站盾構(gòu)井外皮凈距24.34m。主體基坑?xùn)|側(cè)腫瘤醫(yī)院放射療區(qū)的單層醫(yī)用建筑，基礎(chǔ)為淺基礎(chǔ)，距離車站主體結(jié)構(gòu)外皮凈距為25.34m。以上建構(gòu)筑物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級均為Ⅱ級。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

場地范圍內(nèi)依次為人工填土層（Qml）、全新統(tǒng)上組陸相沖積層（al）、全新統(tǒng)中組海相沉積層（m）、全新統(tǒng)下組沼澤相沉積層（h）、全新統(tǒng)下組陸相沖積層（al）、上更新統(tǒng)第五組陸相沖積層（al）、上更新統(tǒng)第四組濱海潮汐帶沉積層（mc）、上更新統(tǒng)第三組陸相沖積層（l）、上更新統(tǒng)第二組海相沉積層（m）、上更新統(tǒng)第一組陸相沖積層（al）、中更新統(tǒng)上組濱海三角洲沉積層（mc）。

主體基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)共涉及四個(gè)承壓水層，圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔斷了第三承壓水。

3 基坑開挖過程模擬及計(jì)算結(jié)果

3.1 模擬計(jì)算

車站臨近既有腫瘤醫(yī)院放射療區(qū)和既有車站、區(qū)間隧道數(shù)值模擬計(jì)算采用MIDAS-GTS有限元軟件，建立整體三維有限元模型進(jìn)行計(jì)算分析。以新建車站軸線方向?yàn)閄軸，其垂直方向?yàn)閅軸，豎直方向?yàn)閆軸建立三維模型。模型按照實(shí)際尺寸，分別建立兩車站結(jié)構(gòu)模型、醫(yī)院基礎(chǔ)模型及四線盾構(gòu)隧道。有限單元法地層結(jié)構(gòu)材料的本構(gòu)關(guān)系及單元選取：各巖土層均采用彈塑性模型，三維實(shí)體單元，屈服準(zhǔn)則采用Mohr-Coulomb準(zhǔn)則；車站結(jié)構(gòu)及盾構(gòu)隧道管片采用彈性模型。模型尺寸：190m（新建車站方向）×180m（既有車站方向）×100m（高）。模型的邊界條件如下：模型頂面為自由面，無約束；模型底面每個(gè)方向均約束；模型四個(gè)側(cè)面均只約束法向，其余方向自由無約束。對模型劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格為四面體網(wǎng)格，模型如圖1所示。

3.2 計(jì)算結(jié)果

新建車站主體結(jié)構(gòu)負(fù)四層施工完成后，腫瘤醫(yī)院單層放射療區(qū)基礎(chǔ)靠近小里程端頭井處累計(jì)最大沉降8.69mm，未超過最大沉降限值20mm的70%；相鄰柱距差異沉降累計(jì)2.78mm，未超過差異沉降限值10mm的70%，均滿足變形要求。既有車站、區(qū)間隧道靠近端頭井處最大沉降1.78mm，未超過隧道沉降限值10mm的70%；側(cè)向最大位移1.21mm，未超過隧道最大水平位移5mm的70%；隧道任意兩點(diǎn)差異沉降均小于0.04%L，滿足變形要求。

圖1 新建車站與既有車站、區(qū)間及既有建筑物關(guān)系示意圖

圖2 新建車站施工完成后位移示意圖

4 風(fēng)險(xiǎn)控制及應(yīng)急預(yù)案

4.1 基坑

（1）支撐失穩(wěn)的應(yīng)急措施：對施工場地進(jìn)行封閉，馬上上報(bào)，做好安全防護(hù)工作和組織搶險(xiǎn)營救；加大監(jiān)測頻率，實(shí)時(shí)監(jiān)控基坑及周邊環(huán)境變化，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)采取措施。

（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形超標(biāo)應(yīng)急預(yù)案：一旦發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形速率及變形值增大，應(yīng)立即停止開挖，并根據(jù)變形的部位和原因采取加強(qiáng)、加密支撐，控制降水速率等方式確?；邮┕ぐ踩行蜻M(jìn)行。

（3）基坑隆起量過大的應(yīng)急措施：監(jiān)測基坑隆起變形情況，一旦基坑隆起量過大，對基坑底部進(jìn)行反壓后，并對坑底土體進(jìn)行注漿加固處理。

4.2 既有地鐵結(jié)構(gòu)

（1）結(jié)構(gòu)變形過大：基坑開挖引起的結(jié)果絕對變形影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和受力。施工過程中應(yīng)當(dāng)做好監(jiān)控量測，一旦出現(xiàn)結(jié)果變形過大應(yīng)當(dāng)立即停止施工，采取注漿加固、增強(qiáng)支護(hù)能有效措施。

（2）結(jié)構(gòu)差異沉降過大：區(qū)間隧道發(fā)生差異沉降過大將對地鐵線路平順性和隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生影響，變形縫處差異沉降過大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)縫處破壞滲漏。一旦差異沉降超限，應(yīng)立即停止施工和停止地鐵車輛運(yùn)行，采取背后注漿糾偏等方法進(jìn)行控制。同時(shí)對軌道進(jìn)行調(diào)整，加強(qiáng)監(jiān)測，變形穩(wěn)定后才可通車。

（3）地鐵軌道變形過大：施工過程中一旦發(fā)現(xiàn)地鐵軌道偏差超標(biāo)，應(yīng)立即停止施工，及時(shí)與相關(guān)部門聯(lián)系，同時(shí)配合地鐵養(yǎng)護(hù)維修單位，盡快減緩變形，調(diào)整線路設(shè)備達(dá)到通車條件后，方可通車。

4.3 周邊建筑變形超限的預(yù)防處理措施

對已明確的建筑物制定防護(hù)預(yù)案，施工中如建筑物變形控制在允許范圍內(nèi)則按常規(guī)法施工。如建筑物變形超過預(yù)警值，則按防護(hù)預(yù)案施工。

施工中水平位移過大預(yù)案：

水平位移變形是由于地下土層失水和開挖過程中土壓力引起土層側(cè)向隆起，從而引起水平位移。采取土體固結(jié)法，對結(jié)構(gòu)物附近土體進(jìn)行固結(jié)處理，處理方法采用壓注水泥漿或改性水玻璃漿加固土體，使土體形成塊效應(yīng)，從而減少水平變形。

建筑物沉降變形超標(biāo)預(yù)案：

對建筑物周邊土體進(jìn)行加固，加固采用預(yù)注漿方案。根據(jù)土層選用注水泥漿，水泥水玻璃和改性水玻璃漿幾種方法。

5 結(jié)論

5.1 主要結(jié)論

通過上述分析得到結(jié)論如下：

新建車站主體基坑工程施工時(shí)，會對近鄰腫瘤醫(yī)院放射療區(qū)的單層醫(yī)用建筑以及既有車站、區(qū)間產(chǎn)生一定沉降及側(cè)向變形，變形均未超過報(bào)警值。

5.2 主要建議

基坑開挖應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，施工過程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測，防止過大變形。

施工前，對周邊建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行一次全面的調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括但不限于：結(jié)構(gòu)面開裂、混凝土結(jié)構(gòu)破損、鋼筋外露及損傷、接縫錯(cuò)臺、結(jié)構(gòu)滲漏水等，對于存在的問題進(jìn)行修復(fù)后再施工，施工過程中如出現(xiàn)上述問題，應(yīng)及時(shí)采取有效措施。

6 結(jié)語

軌道交通線網(wǎng)日益密集，新建車站臨近既有車站、區(qū)間及建構(gòu)筑物的情況屢見不鮮，新建車站的基坑開挖對建構(gòu)筑物的影響分析日益重要。本文通過有限元分析軟件分析了基坑開挖對既有車站、區(qū)間及建構(gòu)筑物的影響，對類似主體基坑的施工有一定的指導(dǎo)作用。