过街通道施工对邻近地铁出入口影响的分析与对策

王 伟

(安徽理工大学 土木建筑学院，安徽 淮南 232000)

0 前 言

随着城市化发展的进一步加快，城市轨道交通建设正步入黄金时期，发展轨道交通成为缓解城市交通紧张状况最理想的方式[1]。拟建的过街通道将会为游客游玩提供方便，为景区带来更大的经济效益。纵观各地铁出入口的设计经验，将地铁与周边的商业、景区等结合将是一种趋势[2]。

1 工程概况

钟山风景区旅游服务中心连接地铁4号线岗子村站地下过街通道工程位于龙蟠路与阳光路交叉路口，平行龙蟠路敷设，垂直下穿阳光路。本工程南接地铁4号线岗子村站3号出入口(正在运营)，北向与钟山风景区旅游服务中心下沉广场连通。拟建过街通道与既有结构的平面关系图如图1所示。

拟建过街通道为地下1层现浇混凝土箱型结构，标准段基坑宽度6.7 m，深度8.01～9.6 m，总长约83.2 m。地铁4号线岗子村站3号出入口为地下1层箱型结构，底板埋深约10 m，预留接口位于3号出入口东侧约4 m处，预留接口净宽为4 m。

图1 拟建过街通道与既有结构平面关系图(单位：m)

本工程采用明挖顺作法开挖，其深度范围内主要为①-1杂填土、①-2素填土、②-1b2粉质黏土、②-2b4淤泥质粉质黏土；支护结构采用Φ1000@1200钻孔灌注桩+单排Φ700@500双轴水泥土搅拌桩止水帷幕[3]。

2 计算模型

2.1 参数选取

2.1.1 土层参数

根据规范要求，结合相关工程经验以及文献资料，选取地质勘察资料中的典型土层，其物理力学性质如表1所示。

表1 典型土层物理力学性质一览表

2.1.2 结构参数

结构参数根据岗子村站3号出入口与地下过街通道施工图选取，见表2。

2.2 模型建立

采用MIDAS/GTS有限元软件进行有限元建模时，综合考虑施工过程对周边结构的影响，根据工程经验及相关文献，模型的纵向、横向尺寸均取基坑开挖深度的3～5倍，模型的竖向尺寸取基坑开挖深度的2～4倍[4]，并于下列假设，建立三维有限元模型。

1)以地层约束和自重作为初始应力场，不考虑地下水的影响。

2)综合考虑基坑周边车流以及建筑物的影响，将其简化为附加压力荷载20 kN/m2。

3)偏于安全考虑并根据刚度等效原理，既有地铁出入口、风亭的钻孔灌注桩将不建在模型中，将拟建基坑的钻孔灌注桩、止水帷幕等效为厚度为0.8 m，高度为19.0 m的地连墙，选用板单元，采用弹性本构模型；基坑中的混凝土支撑、钢支撑选用植入式梁单元，采用弹性本构模型[5]。

4)既有地铁出入口、风亭将选用板单元建于模型中，同时模拟风亭内部的立柱。

5)从地勘报告中可以看出模型周围的土层变化不大，故本工程的土层选用摩尔-库伦本构模型。

2.3 计算工况

为了反映初始应力状态以及基坑开挖的全过程，本模型将根据表3的施工步骤进行模拟计算。

表2 结构构件物理力学性质一览表

表3 模拟施工步骤

3 计算结果与分析

3.1 基坑周边土体变形

地下过街通道基坑施工对周边土体影响最大的位置在进出口附近，其在不同施工步骤下的变形规律如图2所示。X向最终水平位移为1.9 mm，Y向最终水平位移为1.8 mm，Z向最终沉降为6.4 mm，最终隆起为3.1 mm，均满足基坑变形控制值要求，基坑自身安全可控。

图2 基坑周围土体变形趋势

3.2 既有出入口结构变形

在整个施工过程中，既有出入口的最大变形出现在底板处，在不同的施工步骤下该处的变形如图3所示，其主要变形为竖向变形，水平变形则相对较小。由图3知，既有出入口X向最大水平位移为1.9 mm，Y方向最大水平位移为0.4 mm，Z最大沉降为2.8 mm，最大上浮为2.8 mm，均满足轨道交通结构变形控制值要求，结构安全可控，可保证其正常运营。

图3 既有出入口变形趋势

4 结 论

本文以南京岗子村过街通道项目为例，针对基坑开挖全过程对既有出入口、风亭结构的影响进行数值模拟计算分析，得到如下结论。

1)随着施工的进行，既有出入口呈现的变形趋势与周边土体的变形趋势相似。

2)在整个施工过程中，水平方向的位移主要表现为X方向向基坑方向的偏移，而Y方向的位移相对较小，几乎可以忽略，所以需要加强既有出入口X方向的变形监测。

3)在未考虑地下水位的情况下，既有地铁出入口在竖向的变形最大，而地下水位下降则会使沉降加剧，所以在基坑施工过程需要严格控制地下水位，同时加强既有地铁出入口的侧墙、底板等结构的竖向变形监测。

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