中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300308

1 工程概況

無(wú)錫地鐵4號(hào)線大劇院站設(shè)計(jì)為地下2層11m島式車站，站后設(shè)置雙停車線。車站主體跨大劇院路布置，配線區(qū)跨金石路沿萬(wàn)順道布置；大劇院路規(guī)劃道路紅線寬24m，金石路規(guī)劃道路紅線寬30m，萬(wàn)順道規(guī)劃道路紅線寬33m。下沉廣場(chǎng)1結(jié)構(gòu)側(cè)墻外邊線距車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊線最近2.8m，下沉廣場(chǎng)2結(jié)構(gòu)側(cè)墻外邊線距車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊線最近5.5m，且兩下沉廣場(chǎng)側(cè)墻均為約7.5m的懸臂結(jié)構(gòu)。

2 特殊巖土地質(zhì)

該工點(diǎn)主要位于無(wú)錫市濱湖區(qū)大劇院路與金石路間，在萬(wàn)象城西側(cè)、大劇院南側(cè)，場(chǎng)地北側(cè)為五里湖，南側(cè)有北祁頭橋河?xùn)|西向通過(guò)，場(chǎng)地起伏較小，自然標(biāo)高一般在3.5～4.5m。此次勘察揭露地層最大深度為75m，按各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)、沉積環(huán)境、成因類型，可劃分10個(gè)工程地質(zhì)層、19個(gè)工程地質(zhì)亞層。

涉及填土部分以①1-1碎石填土居多，淺部30～50cm包含大面積瀝青混凝土路面，局部區(qū)域存在少量粒徑超50cm的碎石，土質(zhì)分布均勻性欠佳，且厚層狀軟土含量豐富，天然孔隙比≥1.0，靈敏度高、透水性低，不具備優(yōu)良的工程性能。

3 下沉廣場(chǎng)臨時(shí)支頂方案

3.1 地鐵基坑開挖對(duì)下沉廣場(chǎng)的影響

地鐵開挖的擾動(dòng)性作用顯著，周邊地基的狀態(tài)易發(fā)生改變，如地下水位、應(yīng)力場(chǎng)等均有所變化，可見地基土體存在變形現(xiàn)象，不利于周邊環(huán)境的安全性與穩(wěn)定性，臨近建筑物開裂、傾斜等現(xiàn)象的發(fā)生概率較高，甚至無(wú)法維持正常使用的狀態(tài)。鑒于此，需在開挖前做好分析，將地鐵基坑主體工程與周邊建筑物等環(huán)境視為整體對(duì)待，采取行之有效的安全控制措施，確保建筑物可維持穩(wěn)定，以便正常使用[1]。

具體至該項(xiàng)目中，萬(wàn)象城的下沉廣場(chǎng)1和下沉廣場(chǎng)2均為易受擾區(qū)域，原因在于周邊規(guī)劃有擬建的地鐵4號(hào)線大劇院站，地鐵基坑開挖過(guò)程中易威脅到兩座下沉廣場(chǎng)。為順利開展開挖作業(yè)并保證既有下沉廣場(chǎng)的正常運(yùn)營(yíng)，需以實(shí)際情況為立足點(diǎn)，采取行之有效的支頂措施，從源頭上規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)，營(yíng)造安全的基坑開挖施工環(huán)境。

3.2 下沉廣場(chǎng)支頂措施的計(jì)算與分析

（1）計(jì)算思路。地下墻為基坑施工期間極為關(guān)鍵的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用增量法，以實(shí)際開挖工況為準(zhǔn)分階段展開針對(duì)性的計(jì)算。對(duì)于圍護(hù)墻，較為適宜的是按豎向彈性地基梁展開計(jì)算，且不容忽視墻體開挖面下方的土層，該部分也可以采用彈簧進(jìn)行模擬，在彈簧處于受壓的狀態(tài)時(shí)，不承受拉力。若存在特殊情況（有拉力），應(yīng)當(dāng)隨即拆除彈簧，再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步展開計(jì)算，將支撐作為桿單元。開挖過(guò)程中，可融入朗肯理論，以便確定主動(dòng)土的壓力值。對(duì)于開挖期間的荷載，在計(jì)算時(shí)可將其確定為內(nèi)外側(cè)不平衡土壓力的增量，再引入增量法，經(jīng)過(guò)計(jì)算后確定各階段的內(nèi)力和變形量，其僅反映的是此階段的指標(biāo)增量情況，若要明確真實(shí)的內(nèi)力和變形量，則需結(jié)合前期各階段的數(shù)值，采取疊加的方法，最終求得具體結(jié)果[2-3]。

（2）計(jì)算值及具體結(jié)果。為使大劇院站施工期間對(duì)下沉廣場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)影響最小，下沉廣場(chǎng)1采用支撐+肋板支頂方案，下沉廣場(chǎng)2采用肋板支頂方案。根據(jù)主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算的結(jié)果，經(jīng)比較，下沉廣場(chǎng)1處第一道支撐軸力最大，其設(shè)計(jì)軸力為1450kN，相鄰兩支點(diǎn)間距為5.2m，延米荷載為280kN/m，則按延米荷載反作用于下沉廣場(chǎng)側(cè)墻，肋板高4m，上寬1m、下寬2.5m，厚0.4m，間距2.5m。計(jì)算結(jié)果具體見圖1～圖3。

圖1 加肋板后，下沉廣場(chǎng)懸臂側(cè)墻垂直于墻面的水平位移（單位：mm）

圖2 加肋板后，下沉廣場(chǎng)懸臂側(cè)墻的繞X軸彎矩（單位：kN/m）

圖3 加肋板后，下沉廣場(chǎng)懸臂側(cè)墻的繞Z軸彎矩（單位：kN/m）

由計(jì)算結(jié)果得出以下結(jié)論：①加肋板后，下沉廣場(chǎng)側(cè)墻頂部水平變形約為3mm，滿足相關(guān)規(guī)范中規(guī)定的建筑物變形控制標(biāo)準(zhǔn)。②在大劇院站施工期間，下沉廣場(chǎng)側(cè)墻在肋板頂部的彎矩最大，其中，繞整體坐標(biāo)系X軸彎矩約為120kN/m，繞整體坐標(biāo)系Z軸彎矩為300kN/m。經(jīng)復(fù)核驗(yàn)算，下沉廣場(chǎng)側(cè)墻原設(shè)計(jì)配筋為水平向φ18@150、豎向φ32@200、拉筋φ8@600，均能滿足受力要求。

3.3 優(yōu)化措施

地鐵開挖過(guò)程中，為最大限度地減少開挖對(duì)下沉廣場(chǎng)穩(wěn)定性所帶來(lái)的不良影響，必須采取優(yōu)化措施，切實(shí)提高開挖支頂措施的可行性。遵循先撐后挖的原則，分段、分層依次展開，形成流水化土方開挖作業(yè)模式，且需要兼顧時(shí)空效應(yīng)。隨著土方開挖作業(yè)的持續(xù)推進(jìn)，當(dāng)達(dá)到基坑底部時(shí)，應(yīng)組織墊層的施工作業(yè)，盡可能在較短時(shí)間內(nèi)設(shè)置好結(jié)構(gòu)底板。具體至該工程中，除了做好前述所提的基礎(chǔ)工作，還需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，以所得結(jié)果為準(zhǔn)，分析臨時(shí)支頂方案的應(yīng)用情況，采取相適應(yīng)的優(yōu)化措施，具體如下。

（1）下沉廣場(chǎng)1。為減小支頂施工過(guò)程及拆除前對(duì)下沉廣場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的影響，支頂方案采用2道對(duì)撐+6道板肋方案：樓梯下設(shè)置板肋，板肋施工期間小范圍圍擋，下沉廣場(chǎng)樓梯可正常通行；對(duì)施工影響區(qū)域進(jìn)行臨時(shí)圍擋，施工2道對(duì)撐。支撐平面間距約3.5m，支撐中心作用至萬(wàn)象城下沉廣場(chǎng)頂板中心標(biāo)高處，兩端頭設(shè)置防脫落措施，中間設(shè)置豎向支頂，保證支撐安全、穩(wěn)定。通過(guò)在下沉廣場(chǎng)內(nèi)部設(shè)置圍擋、吊頂保護(hù)等可最大限度地降低對(duì)萬(wàn)象城運(yùn)營(yíng)的影響。

（2）下沉廣場(chǎng)2。為減小支頂施工過(guò)程及拆除前對(duì)下沉廣場(chǎng)的影響，支頂方案采用對(duì)下沉廣場(chǎng)側(cè)墻增加肋板的加固方案：下沉廣場(chǎng)2中，對(duì)靠近地鐵側(cè)的懸臂側(cè)墻進(jìn)行肋板加固，肋板高約4.5m，頂端寬0.8m、底端寬2.0m，厚約0.4m；肋板水平間距設(shè)置為2.75m一道，與側(cè)墻方向垂直。肋板的具體平面位置可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)樓梯的實(shí)際位置進(jìn)行微調(diào)。肋板施工時(shí)僅對(duì)施工影響區(qū)域進(jìn)行小范圍臨時(shí)圍擋，下沉廣場(chǎng)樓扶梯可正常運(yùn)營(yíng)。肋板施工完畢后可進(jìn)行裝修及裝飾，確保下沉廣場(chǎng)的美觀，最大限度地降低對(duì)萬(wàn)象城運(yùn)營(yíng)的影響。在將相關(guān)優(yōu)化措施落實(shí)到位后，僅通過(guò)小范圍的圍擋便可取得較好的應(yīng)用效果，萬(wàn)象城下沉廣場(chǎng)的穩(wěn)定性得到保障，全程施工安全可靠，難度較低，可在較短時(shí)間內(nèi)高效完成。一方面，基坑開挖效果良好；另一方面，臨近下沉廣場(chǎng)可維持穩(wěn)定，正常使用[4-5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，施工單位需對(duì)地鐵基坑在既有臨近下沉廣場(chǎng)（保持下沉廣場(chǎng)運(yùn)營(yíng)）開挖時(shí)對(duì)下沉廣場(chǎng)結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行相應(yīng)的分析，并根據(jù)工程的實(shí)際情況給出具體的優(yōu)化和保護(hù)措施，以進(jìn)一步保障工程的質(zhì)量安全。