綜合管廊上跨運(yùn)營(yíng)地鐵安全影響分析

王連欣

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 湖北武漢 430063）

0 前言

我國(guó)地鐵建設(shè)和市政綜合管廊建設(shè)發(fā)展迅速，由于地鐵和市政綜合管廊均為埋設(shè)于城市主干道路下方的條帶狀結(jié)構(gòu)，兩者常常在平面、縱斷面關(guān)系上發(fā)生交叉，相互影響。某綜合管廊工程上跨運(yùn)營(yíng)地鐵區(qū)間，工程實(shí)施范圍進(jìn)入運(yùn)營(yíng)地鐵重點(diǎn)保護(hù)區(qū)，對(duì)運(yùn)營(yíng)地鐵產(chǎn)生影響。本文利用MIDASGTSNX有限元數(shù)值模擬軟件建立三維數(shù)值計(jì)算模型，分析綜合管廊施工對(duì)運(yùn)營(yíng)地鐵結(jié)構(gòu)的影響，為綜合管廊項(xiàng)目的建設(shè)提供指導(dǎo)。

1 工程概況

1.1 綜合管廊工程概況

綜合管廊工程全長(zhǎng)約2km，為地下一層箱型結(jié)構(gòu)，明挖法施工，基坑開(kāi)挖深度5.2～8.9m，寬7.7m，管廊上跨運(yùn)營(yíng)地鐵區(qū)間。綜合管廊內(nèi)部主要為電力通訊、直飲水、給水和熱力管線。

地鐵明挖區(qū)間為地下三層箱型混凝土結(jié)構(gòu)，頂板埋深約4.2m，結(jié)構(gòu)總高度20.52m，底板埋深約24.0m。明挖區(qū)間東側(cè)為盾構(gòu)區(qū)間，管片外徑為6m，壁厚0.3m，頂部埋深約18.1m。

管廊東側(cè)基坑深度約5.2～8.9m，基坑寬度7.7m，采用φ600@1000鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù)，嵌固深度約3.5m，設(shè)一道φ406mm壁厚12mm鋼支撐，水平間距6m。上跨地鐵眀挖區(qū)間范圍基坑深度約3.8m，采用放坡開(kāi)挖，放坡比 1：1，見(jiàn)圖 1。

1.2 工程地質(zhì)概況

地層自上而下為①雜填土，④-1粉土，④-2粉砂，④-5粉土，④-3粉砂，⑥-1粉質(zhì)黏土，⑥-2粉質(zhì)黏土，地下水位埋深約12m。管廊敷設(shè)于④-1粉土層，見(jiàn)表1。

2 計(jì)算方法及模型的建立

本次計(jì)算采用MIDASGTSNX有限元數(shù)值計(jì)算軟件，建立三維計(jì)算模型，模型長(zhǎng)100m、寬90m、深50m，見(jiàn)圖2。

圖1 管廊與地鐵斷面關(guān)系（m）

表1 土層參數(shù)

圖2 計(jì)算模型（mm）

隧道襯砌板厚0.3m，管廊結(jié)構(gòu)板厚0.35m，結(jié)構(gòu)采用板單元模擬；排樁尺寸φ600@1000，鋼支撐尺寸φ406、t=12，采用梁?jiǎn)卧M。

基坑開(kāi)挖及回筑工序如下：激活地層，施加地面超載→施工地鐵車(chē)站及區(qū)間，位移置零→施工管廊圍護(hù)樁→開(kāi)挖第一層土至冠梁標(biāo)高→施工冠梁、第一道撐，開(kāi)挖土層至坑底→回筑管廊結(jié)構(gòu)，回填覆土。

3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果及分析

管廊基坑開(kāi)挖為卸載工況，隧道水平變形較小，主要變形表現(xiàn)為隆起。工況5為開(kāi)挖第二層土，土方卸載量最大，隧道變形最為明顯。

3.1 計(jì)算結(jié)果

圖3 工況5土體豎向位移

西側(cè)基坑開(kāi)挖深度約5.2m，東側(cè)基坑開(kāi)挖深度約8.9m?；觾?nèi)土體表現(xiàn)為隆起，最大隆起量16.2mm，發(fā)生在東側(cè)開(kāi)挖深度為8.9m的深坑，見(jiàn)圖4。

圖4 工況5管廊下方隧道管片豎向位移

隧道管片最大豎向變形約3.3mm，表現(xiàn)為隆起。

3.2 計(jì)算結(jié)果分析

隨著基坑的開(kāi)挖、結(jié)構(gòu)回筑及土方回填，隧道首先發(fā)生隆起，后隆起量逐漸增大，回填覆土后隆起量減小。開(kāi)挖第二層土至基坑底部時(shí)，隧道隆起量明顯增大，此時(shí)基坑最大開(kāi)挖深度達(dá)到8.9m，荷載卸載量較大，隆起值增大至3.3mm。管廊結(jié)構(gòu)回筑及土方回填后，隧道表現(xiàn)為在新增荷載作用下的沉降，原隆起值由3.3mm減小為1.94mm。

表2 各工況隧道管片變形結(jié)果統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論與建議

（1）根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，隧道最大豎向變形3.3mm＜10mm，表現(xiàn)為隆起，隧道最大水平收斂1.48mm＜10mm，均發(fā)生在工況5。隧道變形滿(mǎn)足地鐵變形控制要求。

（2）擬建管廊基坑開(kāi)挖時(shí)隧道表現(xiàn)為土體卸載引起的隆起變形。根據(jù)計(jì)算及施工經(jīng)驗(yàn)，一次性荷載卸載量越大結(jié)構(gòu)隆起變形越明顯。為減小管廊施工對(duì)區(qū)間隧道的影響，建議管廊基坑分段施工。