張 睿，鐘有信，宋 茂，雷 浩，劉紅剛，王忠政

（南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司，廣西南寧 530028）

1 引言

南寧市軌道交通是服務(wù)于中國廣西壯族自治區(qū)南寧市的城市軌道交通系統(tǒng)。其第一條線路于2016 年6月 28 日開通試運營，該條線路的開通使廣西壯族自治區(qū)成為中國第一個開通城市軌道交通的少數(shù)民族自治區(qū)。截至2020 年11 月23 日，南寧市軌道交通運營線路共有4 條，即南寧市軌道交通1 號線、南寧市軌道交通2 號線（簡稱“2 號線”）、南寧市軌道交通3 號線（簡稱“3 號線”）、南寧市軌道交通4 號線，里程總長為108 km，共設(shè)車站87 座（換乘站重復(fù)計算）。截至2021年1 月，南寧市軌道交通在建線路1 條，為南寧市軌道交通5 號線一期；另有備建線路2 條，分別為機(jī)場線、武鳴線。

隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，影響南寧市軌道交通結(jié)構(gòu)安全的各類物業(yè)開發(fā)、市政道路、管網(wǎng)配套等外部作業(yè)施工大幅攀升，近年來結(jié)構(gòu)受損事件時有發(fā)生，如外部作業(yè)導(dǎo)致城市軌道交通結(jié)構(gòu)傾斜和沉降、隧道被鉆穿、盾構(gòu)收斂變形和管片開裂等。如果不加強城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全的保護(hù)管理并采取必要保護(hù)措施，將危及城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全并影響其正常運營。

作為緩解城市交通壓力的首選方案，城市軌道交通的安全保護(hù)對保證城市交通安全至關(guān)重要，需要建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)測單位、評估單位、軌道公司多方聯(lián)動，形成整體。

2 市政施工安全影響評估

本文采用有限元軟件（Midas）模擬 2 號線東延線配套道路工程及南寧市良玉大道（平樂大道—東風(fēng)路）纜線管廊工程不同施工階段引起2 號、3 號線平良立交站附屬結(jié)構(gòu)變形以及產(chǎn)生的內(nèi)力影響并進(jìn)行分析，提出了在城市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)市政施工的安全保護(hù)措施。

2.1 項目概述

2 號線東延線配套道路工程及良玉大道纜線管廊工程主要包含污水管道工程和纜線管廊工程。

擬建污水管道工程起點位于良玉大道南側(cè)，沿北穿越良玉大道，經(jīng)平良立交向北走向平樂大道，沿平樂大道西側(cè)南北走向敷設(shè)。

擬建纜線管廊工程起點位于平樂大道東側(cè)，穿越平樂大道向北走向平良立交，在平良立交西南側(cè)轉(zhuǎn)向良玉大道。2 號、3 號線在平良立交交口設(shè)置平良立交站，位于五象新區(qū)南部的平樂大道-良玉大道路口，為2 號線與3 號線換乘站。平良立交站為地下車站，擬建項目上方為城市軌道交通區(qū)間及附屬結(jié)構(gòu)。

2.1.1污水管道工程介紹

污水管道工程起點分別截流良玉大道南、北側(cè)非機(jī)動車道，現(xiàn)有DN600 mm、DN500 mm 污水管，污水匯合后經(jīng)新建DN800 mm 污水過路管，轉(zhuǎn)北繞行平良立交站5 號風(fēng)亭和Ⅱ-a 出入口通道北側(cè)（部分管段路由此進(jìn)入合景地塊），再沿平樂西側(cè)規(guī)劃綠地敷設(shè)，終點排入平樂大道西側(cè)新平路（北橫八路），此處設(shè)計擬新建DN800 mm 污水管，平面、豎向布置見圖1、圖2。

圖2 污水管道工程與城市軌道交通結(jié)構(gòu)豎向關(guān)系圖

本工程上穿2 號線那平區(qū)間，臨近平良立交車站附屬結(jié)構(gòu)（5 號風(fēng)亭、Ⅱ號出入口及Ⅰ號出入口），那平區(qū)間結(jié)構(gòu)與管道底豎向凈距為14.21 m，管道工作井W7結(jié)構(gòu)距離5 號風(fēng)亭水平凈距為3.93 m。污水管道與城市軌道交通各結(jié)構(gòu)的邊線關(guān)系見表1。

表1 污水管道工程與城市軌道交通結(jié)構(gòu)邊線距離 m

2.1.2線纜管廊工程介紹

南寧市良玉大道（平樂大道—東風(fēng)路）纜線管廊工程全長約634.930 m，采用明挖法施工。纜線管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面尺寸為2.9 m（寬）×1.4 m（高），埋深約1.7～2.5 m，采用混凝土包封組合排管形式。

擬建纜線管廊工程起點位于平樂大道東側(cè)，穿越平樂大道向北走向平良立交，在平良立交西南側(cè)轉(zhuǎn)向良玉大道，2 號線及3 號線在平良立交交匯口設(shè)置平良立交站，平良立交站為地下車站，擬建項目與城市軌道交通結(jié)構(gòu)先后交叉位置為3 號線出入場明挖段、Ⅳ號出入口、3 號風(fēng)亭及5 號安全出入口、4 號安全出入口及3號線消防水池、1 號物業(yè)出入口和2 號物業(yè)接口及Ⅲ號出入口、6 號風(fēng)亭及2 號線消防水池，線纜管廊與城市軌道交通各結(jié)構(gòu)的邊線關(guān)系見表2。平面、豎向位置關(guān)系見圖3、圖4。線纜管廊及開挖斷面見圖5、圖6。

圖3 線纜管廊工程與城市軌道交通結(jié)構(gòu)平面關(guān)系圖

圖4 線纜管廊工程與城市軌道交通結(jié)構(gòu)豎向關(guān)系圖

圖5 線纜管廊結(jié)構(gòu)斷面（單位：mm）

圖6 線纜管廊基坑開挖斷面

表2 線纜管廊工程與城市軌道交通結(jié)構(gòu)邊線距離 m

2.2 外部作業(yè)影響等級確定

根據(jù)GB/T 30012-2013《城市軌道交通運營管理規(guī)范》《南寧市城市軌道交通管理條例》和CJJ/T 202-2013《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》，2 號線東延線配套道路工程及良玉大道纜線管廊工程侵入既有2 號、3 號線平良立交站安全控制保護(hù)區(qū)范圍（地下車站與隧道結(jié)構(gòu)外邊形外側(cè)50 m 內(nèi)），應(yīng)確定外部作業(yè)影響等級。

2 號線東延線配套道路工程及良玉大道纜線管廊工程與2 號、3 號線平良立交站附屬結(jié)構(gòu)的最小凈距為0.2 m，結(jié)構(gòu)影響關(guān)系見表3、表4。

表3 工程與城市軌道交通結(jié)構(gòu)接近程度表 m

表4 工程與城市軌道交通結(jié)構(gòu)影響分區(qū)表 m

針對2 號、3 號線平良立交站結(jié)構(gòu)，根據(jù)CJJ/T 202-2013 確定2 號線東延線配套道路工程及良玉大道纜線管廊工程接近程度為“非常接近”，確定工程影響分區(qū)為“強烈影響區(qū)（A）”，最后根據(jù)外部作業(yè)影響等級劃分標(biāo)準(zhǔn)2 號線東延線配套道路工程及良玉大道纜線管廊工程對2 號、3 號線平良立交站的影響等級為“特級”。

2.3 三維仿真計算

按照外部工程和城市軌道工程設(shè)計資料，根據(jù)研究目標(biāo)，選取有限元計算模型，模型尺寸為660 m×315 m×45 m，單元網(wǎng)格尺寸設(shè)定在1～6 m，并對特殊部位網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化，共劃分 642 215 個單元，模擬2 號線東延線配套道路工程及良玉大道纜線管廊工程基坑開挖過程對毗鄰城市軌道交通結(jié)構(gòu)的影響。

有限元模型考慮城市軌道交通有換乘車站、出入口、風(fēng)亭、消防池等附屬結(jié)構(gòu)，外部作業(yè)主要模擬管線開挖、頂管、管廊開挖施工、回填等過程對毗鄰城市軌道交通車站及附屬結(jié)構(gòu)的影響。模型中的工程與城市軌道交通結(jié)構(gòu)見圖7。

圖7 工程及城市軌道交通結(jié)構(gòu)有限元模型

2.4 計算工況設(shè)計

本項目計算工況設(shè)計如下：

工況1：初始狀態(tài)；工況2：纜線管廊第一期開挖；工況3：纜線管廊第一期澆筑；工況4：纜線管廊第一期回填；工況5：纜線管廊第二期開挖；工況6：纜線管廊第二期澆筑；工況7：纜線管廊第二期回填；工況8：其他區(qū)域澆筑；工況9：其他區(qū)域回填；工況10：頂管井施工；工況11：污水管基坑支護(hù)、開挖；工況12：污水管安裝；工況13：污水管基坑回填；工況14：W5-W6頂進(jìn)安裝；工況15：W7-W6 頂進(jìn)安裝；工況16：W7-W8 頂進(jìn)安裝；工況17：W9-W8 頂進(jìn)安裝；工況18：W9-W10 頂進(jìn)安裝；工況19：其他頂管完成；工況20：工程完成。

2.5 計算結(jié)論

三維模擬分析結(jié)果表明。

（1）本項目工程開挖、結(jié)構(gòu)和頂管施工引起城市軌道交通車站結(jié)構(gòu)水平以及豎向變形，總體變形方向朝向施工側(cè)。

（2）出入場線明挖段最大豎向變形為2.52 mm，上浮變形，位置在基坑底部的盾構(gòu)井筒頂部；最大橫向變形為0.06 mm，方向朝向線纜管廊側(cè)變化，位置靠近管廊基坑側(cè)，此變形發(fā)生于纜線管廊第一期開挖階段，見 圖8。

圖8 出入場線明挖段結(jié)構(gòu)最大變形（單位：mm）

（3）Ⅳ號出入口最大豎向變形為1.16 mm，上浮變形，位置在基坑底部的出入口通道頂部；最大橫向變形為0.16 mm，方向向線纜管廊側(cè)變化，位置在出入口通道底部，此變形發(fā)生于纜線管廊第一期開挖階段，見圖9。

圖9 Ⅳ號出入口最大變形（單位：mm）

（4）5 號安全出口及3 號風(fēng)亭最大豎向變形為1.24 mm，上浮變形，位置在5 號出入口通道頂部；最大橫向變形為0.16 mm，方向向線纜管廊側(cè)變化，位置在5 號安全出口北側(cè)頂部，此變形發(fā)生于纜線管廊第一期開挖階段，見圖10。

圖10 5 號安全出口及3 號風(fēng)亭結(jié)構(gòu)最大變形（單位：mm）

（5）2 號線消防池及6 號風(fēng)亭最大豎向變形為1.58 mm，上浮變形，位置在消防池頂部；最大橫向變形為0.22 mm，方向向線纜管廊側(cè)變化，發(fā)生位置在結(jié)構(gòu)頂部，此變形發(fā)生于纜線管廊第一期開挖階段，見圖11。

圖11 2 號線消防池及6 號風(fēng)亭結(jié)構(gòu)最大變形（單位：mm）

（6）5 號風(fēng)亭及Ⅱ號出入口最大豎向變形為0.15 mm，上浮變形，位置為5 號風(fēng)亭結(jié)構(gòu)頂部，此變形發(fā)生于W7-W8 頂進(jìn)安裝階段；其最大橫向變形為0.08 mm，方向向線纜管廊側(cè)變化，位置在5 號風(fēng)亭結(jié)構(gòu)頂部，此變形發(fā)生于污水管基坑支護(hù)、開挖階段，見 圖12。

圖12 5 號風(fēng)亭及Ⅱ號出入口結(jié)構(gòu)（單位：mm）

（7）Ⅰ出入口最大豎向變形為0.07 mm，上浮變形，位置在Ⅰ號出入口結(jié)構(gòu)靠近W8 頂管井一側(cè)，此變形發(fā)生于頂管井施工階段；最大橫向變形為0.16 mm，方向向西側(cè)變化，位置在Ⅰ號出入口結(jié)構(gòu)靠近W8頂管井一側(cè)，此變形發(fā)生于 W9-W8 頂進(jìn)安裝階段，見圖13。

圖13 Ⅰ號出入口結(jié)構(gòu)最大變形（單位：mm）

（8）從城市軌道交通結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化分析得出，基坑的開挖均引起結(jié)構(gòu)所受內(nèi)力的增大，變截面處均是受力影響的敏感區(qū)域，且臨近基坑側(cè)頂板的受力影響最大。

2.6 結(jié)論與建議

2.6.1評估結(jié)論

本項目評估結(jié)論如下。

（1）2 號線東延線配套道路工程及良玉大道纜線管廊工程施工誘發(fā)2 號、3 號線平良立交站及其附屬結(jié)構(gòu)變形，其變形數(shù)值如下：①出入場線明挖段最大豎向變形為2.52 mm，最大橫向變形為0.06 mm；② Ⅳ號出入口最大豎向變形為1.16 mm，最大橫向變形為0.16 mm；③5號安全出口及3號風(fēng)亭最大豎向變形為1.24 mm，最大橫向變形為0.16 mm；④ 2 號線消防池及6 號風(fēng)亭最大豎向變形為1.58 mm，最大橫向變形為0.22 mm；⑤ 5 號風(fēng)亭及Ⅱ號出入口最大豎向變形為0.15 mm，最大橫向變形為0.08 mm；⑥Ⅰ出入口最大豎向變形為0.07 mm，最大橫向變形為0.16 mm。變形量滿足CJJ/T 202-2013的規(guī)定之附錄B.0.2。

（2）線纜管廊、污水井、管道等基坑的開挖施工是誘發(fā)城市軌道交通結(jié)構(gòu)變形的主要因素。

（3）經(jīng)驗算城市軌道交通結(jié)構(gòu)樓板、側(cè)墻、梁、柱結(jié)構(gòu)配筋及裂縫滿足規(guī)范要求。

2.6.2監(jiān)測建議

（1）監(jiān)測項目。監(jiān)測項目內(nèi)容為2 號、3 號線平良立交站部分附屬結(jié)構(gòu)，出入場線明挖段盾構(gòu)井筒。監(jiān)測關(guān)注點為城市軌道交通監(jiān)測項目受施工影響區(qū)間的結(jié)構(gòu)豎向位移、水平位移、變形縫張開量、裂縫等。

（2）監(jiān)測頻率。城市軌道交通結(jié)構(gòu)的監(jiān)測頻率，應(yīng)能系統(tǒng)反映監(jiān)測對象所測項目的重要變化過程及其變化時刻。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)接近城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全控制指標(biāo)值的預(yù)警值時，應(yīng)提高監(jiān)測頻率；當(dāng)發(fā)現(xiàn)城市軌道交通結(jié)構(gòu)有異常情況或外部作業(yè)有危險事故征兆時，應(yīng)采用不間斷實時監(jiān)測。同時，根據(jù)不同的施工階段對監(jiān)測內(nèi)容和頻率進(jìn)行完善。城市軌道交通結(jié)構(gòu)的監(jiān)測頻率見表5。

表5 城市軌道交通結(jié)構(gòu)監(jiān)測頻率建議表

2.6.3施工與安全防護(hù)建議

本項目施工與安全防護(hù)建議如下。

（1）施工前制定完備的安全防護(hù)、專項施工方案，進(jìn)行有效的工程籌劃、施工組織設(shè)計，嚴(yán)格履行審批程序，遵守技術(shù)交底工作，確保按照施工方案、施工規(guī)程進(jìn)行施工。

（2）施工前須進(jìn)一步明確擬建場地地質(zhì)及地下管線的具體情況，如場地內(nèi)出現(xiàn)地下水囊、空洞或者暗流通道等不良地質(zhì)體或未探明的其他管線，施工單位不得擅自繼續(xù)施工，待與設(shè)計單位、勘察單位溝通確認(rèn)后，設(shè)計單位提出處理措施后方可按照處理方案進(jìn)行下步施工。

（3）管廊上跨明挖區(qū)間段，開挖施工不得采用機(jī)械開挖，開挖過程中需保護(hù)好城市軌道交通結(jié)構(gòu)的防水層。

（4）開挖過程中如需破除城市軌道交通圍護(hù)結(jié)構(gòu)需制定專項施工方案，不得破壞城市軌道交通結(jié)構(gòu)中的防水結(jié)構(gòu)。

（5）管線、管廊基坑開挖應(yīng)嚴(yán)格按施工方案施工，施工期間嚴(yán)格控制開挖長度及深度，開挖一段，施工一段，回填一段，嚴(yán)禁超挖。原有路面破除、土方開挖、砂卵石開挖等，單次開挖長度不得超過設(shè)計要求。基坑開挖按照設(shè)計要求采取支護(hù)措施，防止發(fā)生坍塌事故造成城市軌道交通結(jié)構(gòu)破壞。

（6）管線、管廊開挖采用基坑開挖方式進(jìn)行分塊分格開挖，分格開挖最大倉面、深度滿足設(shè)計要求，土方開挖按設(shè)計自上而下分層進(jìn)行，嚴(yán)禁亂挖或超挖。做好對現(xiàn)有管線的保護(hù)措施。

（7）頂管工作坑采用機(jī)械挖上部土方時，現(xiàn)場應(yīng)有專人指揮裝車，堆土應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定，避免損壞任何構(gòu)筑物和預(yù)埋立撐；工作坑四周或坑底必須要有排水設(shè)備及措施；工作坑內(nèi)應(yīng)設(shè)符合規(guī)定的和固定牢固的安全梯，下管作業(yè)的全過程中，工作坑內(nèi)嚴(yán)禁有人。

（8）頂進(jìn)過程中，所有操作人員不得在頂鐵兩側(cè)操作，以防發(fā)生崩鐵傷人事故。

（9）頂管完成后，應(yīng)進(jìn)行壁后注漿，并嚴(yán)格控制注漿壓力，注漿壓力應(yīng)滿足設(shè)計要求，防止注漿壓力過大造成城市軌道交通結(jié)構(gòu)破壞。

（10）施工過程中應(yīng)做好圍擋與隔離，采取相應(yīng)措施保證機(jī)械設(shè)備不侵入城市軌道交通上方區(qū)域，大型設(shè)備應(yīng)保持與城市軌道交通的安全距離。

（11）根據(jù)不同季節(jié)安排季節(jié)性安全施工，如雨季防排水措施等。施工過程中做好防汛措施，防止雨水倒灌進(jìn)入城市軌道交通。

（12）施工前要制定完善的應(yīng)急預(yù)案，當(dāng)引起結(jié)構(gòu)變形或變形速率達(dá)到控制值時，應(yīng)立即停止施工并采取應(yīng)急措施，防止變形進(jìn)一步擴(kuò)大。

（13）施工中必須嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行監(jiān)測工作，保證結(jié)構(gòu)安全。當(dāng)變形量或變形速率較大時，加密監(jiān)測和加強分析，如有異常，應(yīng)停止施工，分析原因，并及時通知設(shè)計單位、城市軌道交通管理部門、建設(shè)單位等，在采取有效措施后才能繼續(xù)施工。

3 結(jié)語

城市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)外部施工作業(yè)應(yīng)以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計方案、施工方案、評估報告為依托，第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)為支撐，加強施工現(xiàn)場巡查，建立長期有效的聯(lián)動機(jī)制，才能保障城市軌道交通結(jié)構(gòu)的安全，降低外部作業(yè)對運營的影響。本文以在南寧市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)的2 號線東延線工程配套道路工程及南寧市良玉大道（平樂大道—東風(fēng)路）纜線管廊工程施工對2 號、3 號線平良立交站部分附屬結(jié)構(gòu)的影響為研究對象，進(jìn)行數(shù)值模擬分析，得出施工的關(guān)鍵影響工序，并據(jù)此提出對城市軌道交通的相關(guān)安全保護(hù)措施，對施工、設(shè)計具有指導(dǎo)意義。