湯 兵

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，湖北 武漢 430061）

隨著地鐵建設(shè)的推進，地鐵車站周邊地塊開發(fā)越來越受到重視。因地鐵保護范圍內(nèi)新建建筑物距離車站主體較近，造成的附加荷載可能對結(jié)構(gòu)應(yīng)力、裂縫、沉降等產(chǎn)生不利影響。

以長沙某車站周邊地塊開發(fā)進行數(shù)值模擬分析，研究地鐵保護范圍內(nèi)新建筑物對地下車站應(yīng)力、沉降的影響，以供涉鐵物業(yè)開發(fā)施工、設(shè)計參考。

1 工程概況

長沙某地鐵車站，車站主體結(jié)構(gòu)形式為兩層三跨框架結(jié)構(gòu)，全長276 m，寬24.6 m，高17.7 m，車站上部覆土約2.3 m。

為提高土地利用率，減小地鐵保護范圍對城市切割作用，擬在距離車站4.0 m布置2棟商業(yè)樓，1#棟商業(yè)樓長為31.35 m，寬為13.8 m，首層建筑面積約4 430 m2，總建筑面積約1 300 m2。2#棟商業(yè)樓長約35 m，寬約17 m，首層建筑面積約610 m2，總建筑面積約1 820 m2。兩棟總建筑面積約3 100 m2。建筑采用框架結(jié)構(gòu)，獨立柱淺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。因物業(yè)開發(fā)商業(yè)樓距離湘府路站較近，其可能對地下車站造成不利影響。

圖1 物業(yè)開發(fā)、車站相對位置關(guān)系

2 三維有限元模擬

2.1 模型的建立及網(wǎng)格分析

模型中，巖土體、物業(yè)開發(fā)基礎(chǔ)采用三維模型，車站側(cè)墻、頂板、中板、底板采用板單元，車站柱采用梁單元，詳情見表1。

表1 土層參數(shù)

模型邊界地面車輛荷載為20 kPa，物業(yè)開發(fā)樓層柱下荷載為中柱300 kPa，邊柱200 kPa。物業(yè)開發(fā)基礎(chǔ)施工過程采用改變屬性邊界進行模擬，水土壓力計算采用水土分算。

主要模擬施工工況如下：

（1） 建立模型，進行車站施工前平衡計算，形成車站施工前土體初始應(yīng)力場；

（2） 將第 （1） 步重力引起的位移和狀態(tài)歸零，只保留初始應(yīng)力；

（3） 施工地下車站；（4） 施工物業(yè)開發(fā)樓房。

3 計算模型驗證

為驗證計算模型的正確性，采用二維計算結(jié)果與三維計算結(jié)果進行對比，結(jié)果見表2。

表2 二維、三維計算結(jié)果對比 /(kN·m)

根據(jù)對比結(jié)果，可認為三維模型計算正確。

4 計算結(jié)果

如圖所示，車站施工最大沉降為14.86 mm，物業(yè)開發(fā)施工后車站沉降為14.86 mm，物業(yè)開發(fā)樓房施工對車站沉降基本無影響。

物業(yè)開發(fā)施工前車站最大彎矩為871.91 kN·m，物業(yè)開發(fā)施工后車站最大彎矩為871.98 kN·m，物業(yè)開發(fā)對車站頂?shù)装?、?cè)墻的受力基本無影響。

5 結(jié)語

（1） 根據(jù)三維模擬分析， 物業(yè)開發(fā)樓房施工對車站沉降、受力影響較小。

（2） 物業(yè)開發(fā)樓房施工應(yīng)制定安全可靠的作業(yè)方案和保護措施，外部作業(yè)不得影響城市軌道交通的正常使用功能、承載能力、耐久性和其他特殊功能。

（3） 因考慮到車站上部覆土較淺，同時，車站頂板防水層未考慮防穿刺設(shè)計，為避免植物根莖穿破防水層造成車站頂板漏水風(fēng)險，車站主體上方綠化不得采用根莖茂密的喬木等大型植物，只能采用低矮、簡單灌木等綠化，盡量考慮采用花壇形式。

（4） 車站主體范圍上部綠化不應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土涼亭等重型景觀小品建筑物。