吳迎雷，李傳軍

(機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710000)

1 概述

近幾年，隨著合肥市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市地鐵與地面道路建設(shè)也隨之蓬勃發(fā)展。因此，不可避免的出現(xiàn)道路建設(shè)過程中面臨下部存在地鐵交通的狀況[1-3]。目前，合肥市現(xiàn)有的一些老舊道路已無法滿足如今的城市交通需求，老舊道路急需進(jìn)行改建。而老舊道路在改建過程中，土方開挖、卸載會(huì)導(dǎo)致基底隆起和側(cè)向變形，頂管施工會(huì)引起地層變形，基坑開挖及頂管施工也會(huì)導(dǎo)致周邊土壓力發(fā)生變化，這些情況都可能導(dǎo)致鄰近地鐵結(jié)構(gòu)也發(fā)生變形[4-9]。若地鐵結(jié)構(gòu)變形超過限值將影響地鐵的安全，且地鐵結(jié)構(gòu)的變形會(huì)引起軌道的變形，若其超過限制，將對(duì)地鐵正常使用造成重大影響[10-11]。

本文主要探討合肥市翡翠路綜合改造工程在施工過程中對(duì)臨近地鐵產(chǎn)生的影響。

2 工程概況和地質(zhì)條件

合肥市翡翠路綜合改造工程于2019年8月15號(hào)開始施工，2020年2月15號(hào)竣工交付，范圍北起312國道，南至方興大道，全長約7 km，紅線寬60 m，改造內(nèi)容包括道路工程設(shè)計(jì)、排水工程設(shè)計(jì)及排水管道基坑支護(hù)設(shè)計(jì)等。翡翠路改造工程涉及合肥地鐵3號(hào)線方興大道站—習(xí)友路站區(qū)段，共計(jì)6站6區(qū)間，自北向南依次為芙蓉路站、繁華大道站、丹霞路站、錦繡大道站、紫云路站和方興大道站。合肥地鐵3號(hào)線自2015年全面開工建設(shè)，于2019年底投入運(yùn)營。翡翠路綜合改造工程涉及的6個(gè)車站主體結(jié)構(gòu)均已封頂，涉及的6個(gè)區(qū)間均已完成鋪軌并運(yùn)營。

該工程擬建場地宏觀地貌單元為江淮丘陵，微地貌單元為崗地與坳溝。上覆土層以第四紀(jì)沖積黏性土為主，下伏白堊系(K)棕紅色泥質(zhì)砂巖風(fēng)化帶，覆蓋層厚度(至中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖面)約20 m～30 m。工程范圍內(nèi)存在零星水塘和景觀水池，無地表河流、溝渠。擬改建道路沿線地下水類型主要為上層滯水，受大氣降水、地表水入滲補(bǔ)給，排泄方式以向低洼處滲流及蒸發(fā)為主，水量較少。整個(gè)場地?zé)o統(tǒng)一地下水位，勘探期間測得部分鉆孔內(nèi)地下水靜止水位埋深約為1.1 m～3.0 m，水面標(biāo)高約22.72 m～42.91 m。地下水年變化幅度約2 m。

3 對(duì)地鐵影響分析

本文采用數(shù)值模擬方法對(duì)翡翠路綜合改造工程對(duì)地鐵產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析。因該工程涉及的地鐵車站和區(qū)間較多，本文僅以芙蓉路地鐵站為例進(jìn)行計(jì)算分析。

為考慮翡翠路道路施工對(duì)地鐵3號(hào)線車站、區(qū)間的影響，依據(jù)該工程實(shí)際情況，并考慮設(shè)計(jì)中活荷載取值，提出道路施工中車輛活荷載限值。車站結(jié)構(gòu)頂板覆土約3 m，設(shè)計(jì)中活荷載按端頭井不超過30 kPa，其他區(qū)域不超過20 kPa考慮，本次翡翠路綜合改造工程道路工程僅對(duì)路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行加鋪施工，加鋪厚度9 cm～18 cm，道路改造后車站上方恒荷載變化不大，但施工中應(yīng)注意合理選用施工機(jī)械，確保施工中車輛活荷載不超過20 kPa。

3.1 數(shù)值模擬計(jì)算假定

根據(jù)道路改造工程實(shí)際情況，數(shù)值模擬計(jì)算采用如下假定：

1)翡翠路綜合改造工程影響范圍內(nèi)的車站、區(qū)間結(jié)構(gòu)僅考慮正常使用工況，由于施工工期較短，不考慮人防、地震等偶然荷載。

2)計(jì)算前提為管道基坑施工處于正常良好的控制條件下。

3)涉及的車站、區(qū)間結(jié)構(gòu)使用的混凝土假定為連續(xù)、均質(zhì)、各向同性的彈性材料，采用修正摩爾-庫侖本構(gòu)模型進(jìn)行計(jì)算。

4)本工程基坑施工時(shí)間較短，數(shù)值模擬未考慮土體長期性態(tài)的影響，忽略了土體的固結(jié)和蠕變等因素。

5)不考慮土體的構(gòu)造應(yīng)力，總重應(yīng)力是唯一的初始地應(yīng)力。

6)基坑周邊地面超載考慮為20 kN/m2。

3.2 模型結(jié)構(gòu)

采用Midas NX軟件建立模型，模型為2D鋼板樁+內(nèi)支撐支護(hù)基坑模型，模型的整體尺寸為：x方向64 m，z方向40 m?；由疃葹? m，基坑寬度8.35 m，基坑分兩層開挖，開挖深度分別是1 m，5 m。基坑支護(hù)采用樁+內(nèi)支撐的復(fù)合支護(hù)形式，采用一道雙拼槽鋼支撐，設(shè)置在開挖深度1 m。

芙蓉路地鐵站以及道路改造工程的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

二維數(shù)值模擬計(jì)算模型如圖2所示。

3.3 模型計(jì)算

構(gòu)造二維計(jì)算模型后，分別對(duì)道路改造工程基坑開挖至1 m和5 m時(shí)對(duì)芙蓉地鐵站產(chǎn)生的變形進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如圖3～圖8所示。

經(jīng)計(jì)算，翡翠路道路改造工程基坑開挖對(duì)芙蓉路地鐵站主體結(jié)構(gòu)的附加最大變形如表1所示。

表1 地鐵主體結(jié)構(gòu)最大變形

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可知，在開挖階段，當(dāng)開挖至基坑底時(shí)，車站位移滿足明挖法車站豎向及水平位移不大于5 mm要求。當(dāng)開挖至基坑底時(shí)，車站底板相鄰兩點(diǎn)間差異沉降為2.0 mm，小于規(guī)范要求的4 mm限值，滿足規(guī)范要求。軌道最大豎向位移2.78 mm，最大水平位移0.56 mm均小于規(guī)范要求的4 mm限值，滿足規(guī)范要求。由此可知，該道路工程在改造施工過程中對(duì)臨近地鐵產(chǎn)生的變形影響較小，符合規(guī)范要求，不會(huì)對(duì)地鐵安全運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。

4 結(jié)語

對(duì)合肥市翡翠路道路綜合改造工程進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，結(jié)果顯示，道路基坑開挖至地下1 m和5 m時(shí)，引起車站結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最大豎向位移和最大水平位移均小于5 mm限值，滿足規(guī)范要求；基坑開挖至坑底引起車站結(jié)構(gòu)的差異沉降、軌道最大豎向位移以及軌道最大水平位移均小于4 mm限值，滿足規(guī)范要求。