李陽

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州510030）

1 工程概況

武漢地鐵趙家條站為3、8 號(hào)線換乘站，其中8 號(hào)線位于武漢市建設(shè)大道南側(cè)黃浦大街西側(cè)，呈南北向布置在趙家條解放軍干休所地塊內(nèi)，3 號(hào)線沿建設(shè)大道敷設(shè)。3、8 號(hào)線分別于2015年和2017 年建成通車運(yùn)營。8 號(hào)線車站與地塊內(nèi)物業(yè)開發(fā)結(jié)合設(shè)置，車站頂板局部范圍帶上蓋6 層裙樓，車站西側(cè)為物業(yè)開發(fā)基坑，基坑面積約6840m2，深度約17.2～19.5m，與8 號(hào)線趙家條站共用地連墻。

車站所處地層主要由新近填土、全新統(tǒng)黏性土、砂性土及基巖構(gòu)成，為長江I 級(jí)階地。場地巖土自上而下分布有（1-1）雜填土、（2）素填土、（1-3）淤泥質(zhì)黏土、（3-1）黏土、（3-2）粉質(zhì)黏土、（3-5）粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂互層、（4-1）粉細(xì)砂、（4-2）粉細(xì)砂、（4-2a）黏土夾粉土、（4-3）中粗砂夾礫卵石、（15b-1）強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖、（15b-2）中風(fēng)化泥砂礫巖。

場區(qū)的地下水有上層滯水、孔隙承壓水、基巖裂隙水三種類型。其中孔隙承壓水主要賦存于（3-5）、（4-1）、（4-2）及（4-3）層，含水層滲透性一般隨深度的增加遞增，受側(cè)向地下水的補(bǔ)給，與長江水力聯(lián)系密切，呈互補(bǔ)關(guān)系，地下水位季節(jié)性變化規(guī)律明顯，水量較為豐富。基巖裂隙水量較小，對(duì)工程的影響不大。

圖1 基坑橫剖面圖

根據(jù)《軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)范》及《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T202-2013），基坑工程位于地鐵車站和8 號(hào)線區(qū)間隧道的強(qiáng)烈影響區(qū)，二者之間的相互影響等級(jí)為特級(jí)。參照國內(nèi)類似相關(guān)工程對(duì)地鐵軌道變形的控制標(biāo)準(zhǔn)：車站結(jié)構(gòu)變形控制標(biāo)準(zhǔn)（6mm），襯砌直徑變形量＜3‰D。

2 設(shè)計(jì)方案

由于基坑?xùn)|側(cè)緊貼運(yùn)營地鐵車站和區(qū)間，均為重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象，因此設(shè)計(jì)采取了一系列技術(shù)措施，以確?；邮┕み^程中地鐵結(jié)構(gòu)的安全和運(yùn)營安全：

2.1 采用剛度較大的支護(hù)體系：圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用具有較大抗側(cè)剛度的1m 厚地下連續(xù)墻，坑內(nèi)設(shè)置三道混凝土支撐，基坑橫剖面如圖1 所示。

2.2 遵循時(shí)空效應(yīng)原理的設(shè)計(jì)開挖工況：整個(gè)基坑施工劃分為10 個(gè)工作區(qū)，分區(qū)分段開挖土方，待每段開挖至基底標(biāo)高后及時(shí)澆筑底板，方可進(jìn)入下一塊土方和基礎(chǔ)底板的施工，且緊貼地鐵車站的工作區(qū)應(yīng)跳倉施工。

3 基坑開挖對(duì)地鐵影響的計(jì)算與分析

3.1 模型參數(shù)的選取及模擬步驟

采用PLAXIS 2D 有限元軟件進(jìn)行巖土工程二維變形和穩(wěn)定分析，程序包含了2D 動(dòng)力（Dynamics）模塊和2D 滲流（PlaxFlow）模塊。

選擇板單元來模擬地連墻、樓板，其本構(gòu)關(guān)系為彈性模型，按照工程設(shè)計(jì)方案輸入截面面積和慣性矩等參數(shù)。內(nèi)支撐采用錨定桿模擬，模型的邊界條件為：模型底部約束Y 方向位移，模型左右兩面約束X 方向位移。

為分析基坑施工導(dǎo)致相鄰的車站及隧道的變化關(guān)系，按照施工過程，建立模型分析基坑隧道的變形規(guī)律:（1）模型生成初始地應(yīng)力;（2）生成地鐵結(jié)構(gòu)，并位移清零;（3）生成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并位移清零;（4）開挖第1 層土，施加第一道支撐;（5）開挖第2 層土，施加第二道支撐;（6）開挖第3 層土，施加第三道支撐;（7）開挖至基坑底，施工底板。

圖2 開挖結(jié)束時(shí)結(jié)構(gòu)豎向位移

圖3 開挖結(jié)束時(shí)結(jié)構(gòu)水平位移

3.2 計(jì)算結(jié)果分析

基坑開挖結(jié)束時(shí)結(jié)構(gòu)的豎向和水平位移如圖2、圖3 所示。根據(jù)數(shù)值模擬分析結(jié)果，本項(xiàng)目基坑開挖施工期間，基坑開挖引起的3 號(hào)線趙家條站主體結(jié)構(gòu)最大水平位移5.34mm，最大豎向位移5.61mm，地鐵3 號(hào)線隧道襯砌最大水平位移1.76mm，最大豎向位移3.96mm；基坑?xùn)|側(cè)地鐵主體車站最大水平位移5.98mm，最大豎向位移2.44mm；計(jì)算結(jié)果未超過地鐵結(jié)構(gòu)位移控制標(biāo)準(zhǔn)（6mm）。

3.3 監(jiān)測結(jié)果分析

基坑開挖結(jié)束時(shí)車站監(jiān)測結(jié)果如表1 所示。可以看出，基坑開挖導(dǎo)致車站最大豎向位移為3.52mm，最大水平位移為4.5mm，小于數(shù)值分析結(jié)果，同時(shí)滿足地鐵結(jié)構(gòu)位移控制標(biāo)準(zhǔn)（6mm）。

表1 車站監(jiān)測結(jié)果

4 結(jié)論

4.1 從實(shí)施效果來看，采用剛度較大的支護(hù)體系和遵循時(shí)空效應(yīng)原理的設(shè)計(jì)開挖工況確保了基坑周邊既有地鐵運(yùn)營線路安全，取得了良好的效果。

4.2 采用有限元分析方法能模擬基坑開挖對(duì)緊貼運(yùn)營地鐵車站的影響，較好的指導(dǎo)基坑設(shè)計(jì)和開挖方案。

4.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)表明基坑開挖導(dǎo)致了地鐵車站和隧道產(chǎn)生了一定的變形，但變形量小于車站和隧道結(jié)構(gòu)的變形控制標(biāo)準(zhǔn)，可見設(shè)計(jì)所采取的措施是合理可行的。