劉慶林，鐘翠華

(中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司，廣東 廣州510635）

地鐵車站建設(shè)往往需要進行大量拆遷，當(dāng)拆遷進度滯后時，為保證全線開通，局部站點需“飛站”處理，僅先期實施站臺隧道部分以確保軌通，后續(xù)地鐵站廳等附屬結(jié)構(gòu)待拆遷完成再實施，但后續(xù)站廳實施需緊鄰既有運營線路，需探索一種合適的開挖支護方法，確保地鐵建設(shè)和運營的安全。

目前鄰近運營地鐵線路的基坑開挖采用的支護形式主要為圍護墻（樁）+內(nèi)支撐[1～2]。本文以實際工程為例，綜合地質(zhì)情況和既有線現(xiàn)狀條件，采用吊腳樁的支護形式，確保既有地鐵線路的運營安全。

1 工程概況

廣州地鐵某車站為6 號線與11 號線換乘站，其中6 號線由于拆遷問題，僅實施暗挖站臺隧道及附屬風(fēng)亭，處于“飛站”運營狀態(tài)，11 號線實施期間需將6 號線站臺隧道與上部新建明挖站廳連通。

既有6號線暗挖站臺為分離島式站臺。復(fù)合型襯砌隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面寬約9.69 m、高約10 m；二襯厚度0.6 m，初支厚度0.3 m，側(cè)向設(shè)置?22 mm 砂漿錨桿，長3.5 m；拱頂覆土厚度約20 m；左右線隧道凈距約13.44 m。

新建11號線明挖站廳基坑深約10.3 m，跨坐于既有6 號線站臺隧道上方，站廳與6 號線隧道通過在左右線站臺隧道間設(shè)置的一矩形明挖基坑連通?；訉捈s8.4 m、長約56 m，與既有6 線站臺隧道水平凈距約2.1。見圖1。

圖1 車站總平面

2 設(shè)計方案

2.1 既有線保護

新建基坑地層從上至下依次為<1>填土、<3-1>粉細(xì)砂、<3-2>中粗砂、<4-2B>淤泥質(zhì)土、<4N-1><4N-2>粉質(zhì)黏土、<5N-1><5N-2>殘積土、<6>全分化層、<7-3>強分化泥質(zhì)粉砂巖、<8-3>中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<9-3>微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，基坑底部主要位于微風(fēng)化地層。

由于新建基坑緊鄰6 號線站臺隧道，為保證地鐵安全運營，基坑施工期間務(wù)必嚴(yán)格控制既有線結(jié)構(gòu)變形?？紤]既有站臺隧道側(cè)墻已實施砂漿錨桿，為減小新建基坑圍護樁成樁對既有線錨桿及隧道的影響，采用吊腳樁的圍護結(jié)構(gòu)?；由喜糠植捎靡Ш蠘?內(nèi)支撐，咬合樁樁徑0.8 m，樁間咬合0.2 m，從上至下共設(shè)置5 道混凝土支撐；下部錨噴初支厚度0.5 m，邊墻設(shè)置砂漿錨桿+格柵鋼架聯(lián)合支護，開挖過程中可將既有6 號線外露錨桿與基坑鋼架焊接，增強結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，開挖過程中為控制錨噴支護段基坑開挖卸載對既有線的不利影響，考慮縱向分段跳倉施工。

2.2 基坑施工工序

1）基坑圍護樁施工前，為確保既有線運營安全，既有站臺隧道中間橫通道施工鋼筋混凝土墻進行封堵，從而使基坑與既有運營站臺間物理分隔。

2）待圍護樁施工完畢后，由于上部咬合樁+內(nèi)支撐段位于既有線隧道上方，此部分按照常規(guī)明挖順做法分層分步開挖并進行內(nèi)支撐施工。

3）待基坑施工至錨噴支護段，分Ⅰ、Ⅱ序共6個倉室跳倉開挖，先期實施Ⅰ序倉室，待開挖回筑完成后再施工Ⅱ序倉室，最后分層拆撐并回筑主體結(jié)構(gòu)至設(shè)計標(biāo)高。見圖2。

圖2 錨噴段分倉開挖平面

3 有限元數(shù)值分析

3.1 有限元模型

為分析錨噴段施工對既有線的影響，采用Midas有限元軟件建立三維模型。

基坑長56.8 m、深30.8 m，既有6 號線站臺隧道長96.4 m，計算模型沿長度方向取200 m、寬度方向160 m、深度方向取45 m。由于改造基坑與既有站臺隧道沿縱向均勻分布，為簡化既有站臺隧道建模工作量，站臺隧道按照最大斷面沿模型縱向通長設(shè)置。模型中圍護樁等效為連續(xù)墻體并采用板單元模擬，錨噴初支及既有站臺隧道襯砌采用板單元模擬，混凝土支撐、腰梁、冠梁采用梁單元模擬，巖土采用各向同性3D單元模擬。見圖3。

圖3 數(shù)值模擬計算模型

巖土模型采用摩爾-庫倫本構(gòu)模型，基坑圍護結(jié)構(gòu)及既有線結(jié)構(gòu)采用線彈性本構(gòu)模型。見表1。

表1 巖土參數(shù)建議值

3.2 計算結(jié)果

由于采用吊腳樁支護[3]，基坑施工對既有6 號線站臺隧道影響最大的工序為錨噴支護段施工，本次計算分析模擬施工過程，錨噴支護段按照豎向支護0.5 m 一榀逐步向下開挖，分析不同階段對既有6 號線暗挖站臺隧道的影響。見表2。

表2 既有站臺隧道水平變形 mm

根據(jù)DBJ/T 15-120—2017《城市軌道交通既有結(jié)構(gòu)保護技術(shù)規(guī)范》及《廣州市城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定》等相關(guān)規(guī)范，城市軌道交通既有結(jié)構(gòu)安全控制值：隧道水平位移＜15 mm，隧道豎向位移＜15 mm，因此本基坑支護方案滿足既有6 號線變形控制要求。

4 施工監(jiān)測

基坑施工前在既有6號線站臺隧道內(nèi)布設(shè)自動化監(jiān)測斷面并取得初始值[4]，施工過程中對既有6 號線進行24 h自動化監(jiān)測。從圍護樁施工到基坑開挖至6號線站臺隧道頂標(biāo)高，站臺隧道變形很小，當(dāng)基坑進入錨噴段開挖后，站臺隧道變形速率增加，開挖至基底時（第156 d），站臺隧道水平變形基本達到最大值2.7 mm，后續(xù)主體結(jié)構(gòu)回筑施工，站臺隧道變形基本上不再增長，整個施工過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定可控，未出現(xiàn)預(yù)警狀況。見圖4。

圖4 現(xiàn)場監(jiān)測成果

5 結(jié)論與建議

1）由于巖土參數(shù)取值存在差異性，數(shù)值模擬計算結(jié)果相對偏大，但總體變形趨勢基本上一致，即上部圍護樁段開挖施工對既有站臺變形基本上無影響，待基坑開挖至既有線隧道洞身高度范圍內(nèi)，既有6 號線隧變形明顯增加，直至開挖至基底標(biāo)高。

2）跳倉施工，充分利用倉室間巖土或基坑主體結(jié)構(gòu)對既有線的約束作用，結(jié)合監(jiān)測手段，確保既有線變形處于安全可控范圍內(nèi)。

3）針對周邊環(huán)境復(fù)雜建構(gòu)筑物場地條件，在水文地質(zhì)條件允許的情況下，通過優(yōu)化基坑支護設(shè)計方案，巧妙地運用跳倉開挖方法，同時結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測手段，對實施方案進行動態(tài)管控和優(yōu)化，做到信息化施工，能有效控制基坑開挖過程中既有線的變形。

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