地鐵上蓋建設(shè)對地鐵車站的影響分析

程利民

摘? ? 要：隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷深入，地鐵項目工程的規(guī)劃應(yīng)用也得到了不斷的普及，地鐵上蓋建設(shè)已經(jīng)成為地鐵施工建設(shè)的重要內(nèi)容，對于地鐵車站的影響也成為了行業(yè)內(nèi)施工建設(shè)的重要分析領(lǐng)域。本文將針對地鐵車站與上蓋的建設(shè)進(jìn)行簡要的分析，并提出地鐵上蓋建設(shè)對地鐵車站造成的影響，希望能夠通過經(jīng)驗的分享，為業(yè)界人士帶來一些施工建設(shè)參考，共同促進(jìn)我國地鐵施工建設(shè)技術(shù)水平的提高。

關(guān)鍵詞：地鐵建設(shè)工程;上蓋建設(shè);地鐵車站;結(jié)構(gòu)分析;模型建立;結(jié)構(gòu)變化;位移

1? 前言

在經(jīng)濟發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平提升的共同引領(lǐng)下，我國城市化建設(shè)也越發(fā)的先進(jìn)起來，同時也促進(jìn)了城市人口密度提高，為城市的建設(shè)帶來了一定的壓力，造成了城市交通擁堵等問題。所以各個城市之間加強了地鐵施工建設(shè)，地鐵作為一種現(xiàn)在科技發(fā)展產(chǎn)物和全新的交通工具，有著優(yōu)秀的便捷性能和空間節(jié)省性能，為城市中的居民提供了便利的出行條件，也極大地促進(jìn)了地鐵周邊的土地價值的提高，這也導(dǎo)致了地鐵上蓋建設(shè)的重視程度逐漸提升。因此，有效控制地鐵車站上蓋建設(shè)帶來的各類影響，將直接影響到地鐵車站的使用安全和普及。

2? 我國地鐵上蓋工程概況的簡要分析

2.1? 地鐵上蓋建設(shè)主體結(jié)構(gòu)的分析

以某地鐵上蓋工程為例來進(jìn)行上蓋建設(shè)對于地鐵車站影響問題的分析，良好的分析結(jié)果，能夠確保地鐵施工建設(shè)得到順利的實施和開展。該地鐵上蓋工程包括裙房與七座寫字樓，裙房的下方有三層地下室，而且該工程建設(shè)的位置是處于地鐵車站主體結(jié)構(gòu)的側(cè)面。裙房處于靠近地鐵車站主體結(jié)構(gòu)的臨界點位置，上蓋建設(shè)主要形式將是以樁基礎(chǔ)與梁板式相結(jié)合的方法進(jìn)行建設(shè)，在進(jìn)行地下室建設(shè)的過程中，地下室的深度應(yīng)該與地鐵車站的深度保持一致。為了使人們的出行獲得良好的方便性，會在側(cè)墻局部的位置設(shè)置與地鐵車站相連接的進(jìn)出口，使上蓋建筑能夠與地鐵車站建立起聯(lián)系。

2.2? 計算模型的建立

利用計算機模型的概念，能夠更好的分析研究出地鐵上蓋建設(shè)對于地鐵車站所能帶來的影響，本文將主要針對有限元模型進(jìn)行分析介紹。建立有限元模型時，應(yīng)該包含以下幾部分，分別是：土體、地鐵站、盾構(gòu)區(qū)間隧道、工程基坑支護結(jié)構(gòu)以及支護結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，詳細(xì)的模型內(nèi)容能夠有效的促進(jìn)有限元模型發(fā)揮作用。選取計算域的時候應(yīng)該遵循邊界原則，盡可能的選擇穩(wěn)定的數(shù)值，一般以基坑開挖切結(jié)構(gòu)受力之后的穩(wěn)定邊界值為最優(yōu)選擇。利用有限元模型進(jìn)行計算時，需要充分的考慮到計算機的運算和單元數(shù)量等多種因素的影響，才能夠有效的提高計算結(jié)果的可靠性。所謂的土體主要是指基坑外圍的土地，是基坑邊向外延伸一定距離的土地面積，一般情況下，延伸的距離是基坑開挖深度的四倍。設(shè)置豎邊邊界時，要根據(jù)有限元模型的規(guī)模進(jìn)行合理的計算，充分考慮抗浮樁的長度，從而有效的提高豎向邊界設(shè)置的科學(xué)性?？傮w而言，進(jìn)行有限元模型的建立，所要遵循的計算域的邊際原則是指，原則上取至基坑開挖，結(jié)構(gòu)受力后不再產(chǎn)生變位等影響的邊界為止。充分考慮單元數(shù)目以及計算機的計算水平，坑外土體向外延伸64m，約為基坑的四倍深度進(jìn)行開挖建設(shè)。

3? 地鐵上蓋建設(shè)對地鐵車站造成的影響

3.1? 地鐵車站結(jié)構(gòu)發(fā)生變形

在進(jìn)行地鐵上蓋建設(shè)時，會導(dǎo)致地鐵車站結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。上蓋建設(shè)過程中，上蓋的基坑開挖及主體結(jié)構(gòu)施工的變化，會促使地鐵車站的底板出現(xiàn)形狀變化。根據(jù)已有的施工建設(shè)的影響來看，變形會隨著上蓋基坑施工進(jìn)度的延伸而延伸。有限元模型之中，地鐵車站就會出現(xiàn)豎向位移問題，并且該位移情況往往呈現(xiàn)出曲線波浪的形態(tài)。通常情況下，地鐵的車站兩側(cè)都會同步進(jìn)行上蓋基坑挖掘施工，從而促使上蓋基坑的對稱開挖卸荷影響不斷加深，導(dǎo)致了地鐵車站結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。當(dāng)位移現(xiàn)象逐漸嚴(yán)重時，就會導(dǎo)致地鐵站體層板的兩側(cè)出現(xiàn)變形和翹邊。同時，在上蓋基坑對稱開挖載荷的干擾之下，地鐵車站主體結(jié)構(gòu)同樣會出現(xiàn)水平位移的問題，但與之前提出的豎向位移相比，地鐵車站結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的水平位移距離較小，所帶來的影響也較小，而這也導(dǎo)致了行業(yè)內(nèi)對于水平位移問題的重視較弱。從整體上觀察地鐵車站結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行上蓋基坑對稱開挖過程中，會導(dǎo)致荷載作用的出現(xiàn)，地鐵車站和上蓋基坑共同作用，促使了地鐵車站結(jié)構(gòu)發(fā)生位移變化，從而帶來一定的不良影響。

3.2? 盾構(gòu)穿越區(qū)土體位移

在進(jìn)行地鐵上蓋建設(shè)過程中，如果上蓋項目臨近地鐵隧道盾構(gòu)工作井，則會導(dǎo)致上蓋項目與地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道的距離大大縮小，所以會對地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道造成一定的影響。在沿用有限元模型基礎(chǔ)之上，進(jìn)行影響研究，可以將臨近地鐵車站端頭井到盾構(gòu)區(qū)間數(shù)據(jù)作為代表性數(shù)據(jù)進(jìn)行研究和探討，科學(xué)利用有限元模型，從而研究出上蓋建設(shè)對地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道所造成的影響。具體而言，在進(jìn)行地鐵上蓋施工建設(shè)時，盾構(gòu)區(qū)間的土地會隨著上蓋建設(shè)的進(jìn)行而出現(xiàn)位移，位移的表現(xiàn)既有豎向的，也有水平方向的。上蓋基坑開挖卸載與結(jié)構(gòu)施工過程中，地鐵盾構(gòu)區(qū)間土體會因不同的施工進(jìn)度而產(chǎn)生不同程度的位移變化，同樣的是盾構(gòu)區(qū)間土體變化的水平位移會小于豎向位移程度;伴隨著上蓋基坑建設(shè)的完工，盾構(gòu)區(qū)間土體發(fā)生的豎向位移會達(dá)到峰值，當(dāng)上蓋主體結(jié)構(gòu)施工完成后，盾構(gòu)區(qū)間圖提所發(fā)生的豎向位移將會逐漸的縮小;之后，當(dāng)上蓋基坑拆撐完工之后，地鐵車站結(jié)構(gòu)所出現(xiàn)的變形將會穩(wěn)定下來，不再發(fā)生進(jìn)一步的改變。

3.3? 上蓋基坑出現(xiàn)豎向位移

根據(jù)有限元模型可以有效地計算出地鐵上蓋建設(shè)對于地鐵車站造成的豎向位移影響，得出豎向位移的規(guī)律，這主要表現(xiàn)在隨著上蓋基坑開挖卸載施工的進(jìn)行過程中，土地會出現(xiàn)隆起，并且隨著結(jié)構(gòu)施工的加劇再慢慢降沉。當(dāng)上蓋基坑開挖到最底部時，土地隆起的情況會達(dá)到峰值，而基坑土地的卸載將徹底結(jié)束。通過比較有限元模型內(nèi)的單元變化曲線可以知道，在進(jìn)行上蓋建設(shè)過程中，一直都保持著穩(wěn)定的單減區(qū)間和單增區(qū)間，所以在進(jìn)行地鐵上蓋建成之前，上蓋基坑坑底發(fā)生的豎向位移主要是受到了臨近基坑施工建設(shè)的干擾，在基坑開挖卸在和結(jié)構(gòu)施工加載的雙重作用干擾之下，臨近的上蓋基坑坑底將會出現(xiàn)明顯的豎向位移情況。

4? 結(jié)束語

根據(jù)以上的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)利用有限元模型能夠充分的研究出地鐵上蓋建設(shè)對于我國地鐵車站位移的影響，得出在進(jìn)行上蓋建設(shè)的過程中，雖然地鐵車站的結(jié)構(gòu)會發(fā)生明顯的變化，但是導(dǎo)致相同變化的原因卻是多種多樣的，不僅是由于基坑開挖卸載影響，變形往往也可能是受到了結(jié)構(gòu)施工建設(shè)的干擾。所以我們在施工建設(shè)過程中，應(yīng)該加強相關(guān)技術(shù)的重視，來提高上蓋建設(shè)的質(zhì)量水平。

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