新建地铁隧道明挖和暗挖下穿施工对已建线路的影响研究

3.0 闻远设计 2023-05-25 237 4 22.52KB 5 页免费

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新建地铁隧道明挖和暗挖下穿施工对已建线路

的影响研究

摘要：针对新建地铁隧道临近明挖及下穿暗挖条件下既有线车站的运营安全问题，以沈阳市新

建九号线隧道下穿一号线（运营线路）为工程背景，通过数值模拟分析得出明挖及暗挖方案对

既有线车站沉降及结构最大位移的影响均处于安全范围之内；制定既有线监控量测方案，结合

自动化监测现场量测数据表明一号线铁西车站呈稳定状态，中洞破桩施工后局部断面已形成了

明显的沉降槽，需要重视对变形区域的轨道平顺性的检测。自动化实时监测现场量测数据有利

于及时掌握和提供地铁一号线对应区域在基坑明挖施工期及暗挖下穿期的状态信息，及时指导

施工，起到了重要的地铁保护与安全保障的作用。

　　关键词：地铁隧道；既有线；自动化量测；结构变形；

Abstract:In view of the operational safety problems of existing railway stations under the conditions of

newly-built subway tunnels near open-cut and under-cut,taking the newly-built No. 9 subway tunnel in

Shenyang as the engineering background,through numerical simulation analysis,it is concluded that

the impacts of open-cut and under-cut schemes on the settlement of existing railway stations and the

maximum displacement of structures are within the safe range. The monitoring and measurement

scheme of existing lines is worked out. Combined with the field measurement data of automatic

monitoring,it shows that Tiexi Station of Line 1 is in a stable state,and obvious settlement grooves

have been formed in local sections after the construction of broken piles in the middle tunnel. It is

suggested to detect the track smoothness in the deformation area. Automatic real-time monitoring of

field measurement data is conducive to timely grasping and providing the status information of the

corresponding area of Metro Line 1 during the open excavation construction period and the

underground excavation underpass period,guiding the construction in time,and playing an important

role in subway protection and security.

Keyword:subway tunnel; existing lines; automatic measurement; structure malformation;

　　 1　概述

近年来，地铁凭借节约土地、运量大、效率高、布局城市发展等优势在国内得到了蓬勃发展

[1,2].随着城市轨道交通网络的日益完善，新建地铁线路下穿既有线问题也随之增多，进而会对

既有线路的正常运行造成不可忽视的影响[3,4,5],这也对新建地铁隧道的施工技术提出更为严苛

的要求[6].

以沈阳市新建九号线隧道下穿一号线（运营线路）为例，通过数值模拟分析明挖及暗挖施工对

既有线车站的影响，验证既有线的施工安全性；制定既有线监控量测方案，结合现场量测数据

及时掌握和提供地铁一号线对应区域在基坑明挖施工期及暗挖下穿期的变形信息与工作状态，

指导基坑及下穿安全施工，修正施工参数或施工工序，保证地铁一号线对应区间运营安全。

　　 2　工程背景

沈阳市铁西广场站为九号线与既有一号线车站的换乘车站，车站位于建设中路与兴华北街路口

的北侧，与一号线呈 T字型。车站东侧为在建华润置地商场，西侧为公安局铁西分局、中国工

商银行铁西支行等，十字路口东南角为铁西广场，西南角为第一商城。地铁一号线铁西广场站

基坑深度约为 18 m,基坑安全等级为一级，侧壁重要性系数取 1.1,基坑的变形保护等级为一级，

一号线施工时已施工九号线下穿段主体结构围护桩；地铁九号线铁西广场站为岛式站台车站，

有效站台宽 12.9 m,车站起点里程 DK5+960.162,终点里程 DK6+137.132,主体结构总长 176.97 m,

标准段宽 22.0 m.结构形式在小里程端是三层三跨，大里程端是三层双跨箱型框架结构，采用明

挖法施工，换乘节点下穿段为单层双跨箱型框架结构，利用一号线预留条件采用暗挖法施工。

九号线铁西广场站分两部分施工，首先施工地铁九号线明挖段，施工完成后，下穿既有地铁一

号线铁西广场站。本工程位于沈阳地铁一号线铁西广场站车站主体结构控制范围内，施工区域

明挖段与地铁一号线铁西广场站南北相接，暗挖段下穿地铁一号线铁西广场站，对一号线铁西

广场站直接影响里程范围约为 DK9+440.296~DK9+464.296,详见图 1.

明挖段车站施工基坑结构地下 3层，暗挖段下穿既有一号线铁西广场站，开挖深度约 26 m,对

应地铁一号线铁西广场车站埋深约 17 m,下穿暗挖段与一号线地铁车站剖面位置关系详见图 2.

　　 3　数值模拟计算分析

对于明挖和暗挖施工阶段，采用midas GTS 软件建立地层结构模型，进行三维全过程数值模拟

分析。模型大小为 95 m×77 m×75 m（长×宽×高）。模型底面仅约束z方向的竖向位移，左右

两个侧面（长度方向）仅约束x方向的水平位移，前后两个侧面（宽度方向）仅约束y方向的

水平位移，模型图见图 3.

3.1 明挖施工阶段既有线车站变形分析

对基坑分层开挖和拆撑二衬回筑进行分步分析。

由图 4可知，明挖阶段基坑开挖过程中，靠近明挖基坑侧既有线车站侧墙沉降较大。基坑开挖

完成后既有线底板最大沉降值为 0.29 mm,结构侧向位移最大值 0.68 mm,发生于顶板处。

由图 5可知，主体端头二衬结构施工完成既有线底板最大沉降值为 0.44 mm,结构侧向位移最大

值0.88 mm.一号线轨道最大沉降控制值为 4 mm,隧道结构水平位移变形控制值为 3 mm,明挖阶

段，既有线沉降及结构最大位移均处于安全范围之内。

3.2 暗挖下穿施工阶段既有线车站底板沉降分析

暗挖分析是在基坑开挖完成后进行分步分析的，包含侧洞开挖、中洞开挖、凿除 24 轴~25 轴预

留中间桩、凿除 23 轴与26 轴处中间桩、凿除 23 轴~24 轴与25 轴~26 轴间中间桩、凿除临时混

凝土柱。

如图 6所示，暗挖施工导致的车站结构侧向位移较小，施工完成后侧向位移增大 0.08 mm,最大

侧向位移值为 0.96 mm,位于结构顶板处。

如图 7所示，随暗挖施工逐步进行，既有线底板各点沉降值逐渐增大；凿除 24 轴~25 轴预留支

撑桩施工步引起的沉降最大，为 0.51 mm;暗挖施工完成后，底板沉降最大值为 2.38 mm,位于靠

近九号线基坑侧底纵梁下。考虑降水施工引起的区域沉降 0.4 mm,施工总沉降最大值约为 2.78

mm,满足沉降控制标准，理论上施工方案可以保证一号线运营安全。

　　 4　监测方案

本次变形监测里程范围约为 DK9+402.296~DK9+502.296 段，监测区间长度约 100 m,施工基坑

临近地铁一号线车站左、右线直接影响范围 24 m 内，每5 m 布设一处监测断面，共布设 5个断

面，东、西方向各外延 40 m,每8 m 加设一处断面（变形缝两侧各布设一个），共加设10 个断

面，共布设 15 个断面，断面对应里程见表1.监测依据CJJ-T 202-2013 城市轨道交通结构安全保

护技术规范[7],GB 50308-2017 城市轨道交通工程测量规范[8].智能型全站仪布设在约 DK9+450

处，基准点布设于区间变形范围之外的隧道侧壁上，共计 4个（每一端 2个），由小里程至大

里程依次编号为 JZ1,JZ2,JZ3,JZ4.自动化监测系统的坐标系采用相对独立坐标系统，平面坐标系

以里程减小且近似平行于隧道的方向为X轴正向，垂直于站一与站二连线的方向为Y轴方向，

取测站一位置为坐标原点，高程坐标系取测站一仪器旋转轴中心位置为起算零位置，Z轴铅直

向上为正。

表1 监测断面对应地铁里程表

车站断面监测点布置如图 8所示。

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摘要：

新建地铁隧道明挖和暗挖下穿施工对已建线路的影响研究摘要：针对新建地铁隧道临近明挖及下穿暗挖条件下既有线车站的运营安全问题，以沈阳市新建九号线隧道下穿一号线（运营线路）为工程背景，通过数值模拟分析得出明挖及暗挖方案对既有线车站沉降及结构最大位移的影响均处于安全范围之内；制定既有线监控量测方案，结合自动化监测现场量测数据表明一号线铁西车站呈稳定状态，中洞破桩施工后局部断面已形成了明显的沉降槽，需要重视对变形区域的轨道平顺性的检测。自动化实时监测现场量测数据有利于及时掌握和提供地铁一号线对应区域在基坑明挖施工期及暗挖下穿期的状态信息，及时指导施工，起到了重要的地铁保护与安全保障的作用。　　关键词：地...

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