蘇 帆

重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司（401122）

0 前言

隨著城市軌道交通建設(shè)的加速，越來(lái)越多的換乘車(chē)站或交叉線面臨著區(qū)間近距離下穿既有車(chē)站的情況。一般來(lái)說(shuō)，區(qū)間下穿既有車(chē)站需要與車(chē)站留有一定的安全距離，但也有近距離下穿甚至零距離下穿的成功經(jīng)驗(yàn)。距離越近，車(chē)站埋深越淺，功能越好，但風(fēng)險(xiǎn)較大。距離越遠(yuǎn)，車(chē)站埋深越深，功能較差，但風(fēng)險(xiǎn)較小。文章以巖質(zhì)地區(qū)新建區(qū)間下穿既有暗挖車(chē)站為例，選取一個(gè)合理的下穿凈距，在安全與經(jīng)濟(jì)性之間取得較好的平衡[1]。

1 既有車(chē)站概況

既有車(chē)站于2012年10月開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，采用暗挖法施工，結(jié)構(gòu)形式為地下兩層單拱馬蹄形斷面，拱頂埋深約16 m，地質(zhì)情況以砂巖及巖質(zhì)泥巖為主。

2 擬建區(qū)間概況

擬建區(qū)間采用礦山法下穿既有軌道車(chē)站。

下穿區(qū)間開(kāi)挖斷面寬度為9.9 m，高度為9.44 m，采用復(fù)合式襯砌，區(qū)間初期支護(hù)采用掛網(wǎng)C25噴混+系統(tǒng)錨桿，鋼架采用工字鋼，二襯采用C40防水鋼筋混凝土。隧道位于中風(fēng)化巖層中，部分段拱頂覆巖厚度約33 m，地表覆土約3 m，與車(chē)站主體結(jié)構(gòu)有最小豎向距離約3.3 m，在下穿車(chē)站范圍采用超前支護(hù)。φ42 mm超前小導(dǎo)管，L=3.5 m，環(huán)向間距40 cm，縱向間距120 cm。圍巖級(jí)別為IV級(jí)。

本段區(qū)間下穿既有車(chē)站，施工時(shí)均采用機(jī)械開(kāi)挖，斷面采用臺(tái)階法開(kāi)挖。區(qū)間與車(chē)站仰拱最小距離約為2.5 m，下穿段區(qū)間輪廓采用3心圓馬蹄形斷面，支護(hù)參數(shù)如下:

300 mm厚C25噴射混凝土+雙層鋼筋網(wǎng)；

工22a鋼架@0.5 m；

500 mm厚C40鋼筋混凝土二襯結(jié)構(gòu)。

超前支護(hù)措施采用φ108 mm大管棚，橫向間距0.4 m，區(qū)間下穿車(chē)站如圖1所示。

圖1 區(qū)間下穿車(chē)站平面圖

3 影響分析

下穿區(qū)間施工的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)采用地層結(jié)構(gòu)模型計(jì)算，圍巖材料的本構(gòu)模型采用M-C模型，錨桿采用全長(zhǎng)黏結(jié)式桿單元模擬，襯砌采用梁?jiǎn)卧M，樁土接觸面采用古德曼接觸單元模擬，結(jié)合規(guī)范及經(jīng)驗(yàn)確定巖土應(yīng)力釋放系數(shù)[2]。采用大型通用有限元軟件Midas-GTS-NX計(jì)算分析地面沉降及圍巖變形。根據(jù)車(chē)站的地質(zhì)勘查報(bào)告和已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的車(chē)站斷面建立有限元模型。隧道左右水平計(jì)算范圍均取隧道跨度的4倍。隧道垂直計(jì)算范圍向上取至地表，向下取隧道高度的3倍。

既有軌道目前已使用接近10年，計(jì)算時(shí)對(duì)其二襯剛度考慮一定的折減。各地層計(jì)算參數(shù)和各結(jié)構(gòu)單元參數(shù)分別見(jiàn)表1和表2。

表1 各地層計(jì)算參數(shù)

表2 各結(jié)構(gòu)單元參數(shù)

模擬的施工工序如下:

左線隧道上臺(tái)階開(kāi)挖并支護(hù)；

左線隧道下臺(tái)階開(kāi)挖并支護(hù)；

右線隧道上臺(tái)階開(kāi)挖并支護(hù)；

右線隧道下臺(tái)階開(kāi)挖并支護(hù)。

通過(guò)數(shù)值分析，得到的結(jié)果如圖2和圖3所示。

圖2 區(qū)間建設(shè)完成豎向變形（mm）

圖3 區(qū)間建設(shè)完成橫向變形（mm）

4 結(jié)語(yǔ)

左線區(qū)間施工后，既有車(chē)站最大沉降0.5 mm。右線區(qū)間施工后，既有車(chē)站最大沉降1.1 mm，車(chē)站最大橫向變形0.5 mm，沉降及橫向變形均比較小。

根據(jù)以上分析可知，擬建區(qū)間下穿既有軌道車(chē)站，不改變其影響范圍內(nèi)既有軌道結(jié)構(gòu)荷載大小，既有軌道結(jié)構(gòu)截面尺寸、配筋仍滿足原設(shè)計(jì)要求。因區(qū)間開(kāi)挖所引起既有軌道車(chē)站結(jié)構(gòu)變形均較小，且小于10 mm，可判斷新建區(qū)間建設(shè)不影響既有軌道結(jié)構(gòu)正常使用及運(yùn)營(yíng)[3]。

5 建議

施工過(guò)程中要求“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的十八字方針。

實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工原則，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整支護(hù)參數(shù)。

加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)頻率、強(qiáng)化監(jiān)測(cè)措施和要求，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況及時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)、開(kāi)挖進(jìn)尺等施工參數(shù)。

制定分級(jí)預(yù)警機(jī)制，按分區(qū)、分級(jí)、分階段的原則制定監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)。分區(qū)即按施工區(qū)域不同分別制定控制標(biāo)準(zhǔn)，下穿車(chē)站段以及前后10 m區(qū)間為工程風(fēng)險(xiǎn)控制區(qū)段，監(jiān)控等級(jí)為特級(jí)，其余區(qū)段監(jiān)控等級(jí)可降低一級(jí)。分級(jí)即根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果制訂不同的預(yù)警響應(yīng)措施，一般分為三級(jí)預(yù)警，即黃色預(yù)警、橙色預(yù)警、紅色預(yù)警[4]。當(dāng)發(fā)出黃色預(yù)警時(shí)，需要對(duì)圍巖變形、車(chē)站沉降等加強(qiáng)觀測(cè)，加大觀測(cè)頻率；當(dāng)發(fā)出橙色預(yù)警時(shí)，除了需要繼續(xù)加強(qiáng)變形監(jiān)測(cè)外，應(yīng)進(jìn)一步完善對(duì)該狀態(tài)的預(yù)警方案，同時(shí)應(yīng)對(duì)施工方案、支護(hù)參數(shù)、開(kāi)挖進(jìn)度等進(jìn)行檢查；當(dāng)發(fā)出紅色預(yù)警時(shí)，應(yīng)立即向上級(jí)單位及有關(guān)部門(mén)進(jìn)行預(yù)警報(bào)送，立即停止開(kāi)挖，并經(jīng)參建各方分析和認(rèn)定后，更改施工方案及設(shè)計(jì)參數(shù)[5]。