地铁换乘站近接紧急施工监测与数值模拟分析解析

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1、专业知识分享版［摘要］以上海市轨道交通8号线、10号线，四平路与大连路换乘车站为背景，采用有限元数值模拟方法对施工关键工况进行预测分析，对运营车站换乘段轨道板、结构变形等进行全程监测，并将两者进行对比分析，总结出在非对称开挖、局部盖挖逆作、凿除封堵墙等关键工况下运营车站关键部位变形规律和安全保护措施。结果表明，近接运营车站施工导致换乘段轨道板出现上浮变形，换乘段结构柱向上变形量大于车站两端部位结构柱，换乘段围护墙上浮变形大于车站两端部位，结论可为同类工程提供借鉴。［关键词］隧道工程;地铁;换乘车站;近接施工;监测;数

2、值模拟当前在我国大城市轨道交通路网规划和建设中，新建线路穿越既有线路车站、预留换乘节点、改扩建已有车站等是不可避免的［1-2］。换乘车站常处于城市繁华地段，具有一次设计分期施工的特点，且施工工序繁多，涉及紧邻运营车站基坑开挖变形控制、运营车站监控保护、新老结构连接等技术难题［3-4］。新建车站及附属结构施工会改变既有车站结构的受力状态，出现非对称加载或卸载、局部基础支撑变位、传力路线及结构受力模式变化等，研究换乘站近接施工相互影响规律，寻求安全、合理、经济的计算方法和施工方法等成为重要的课题［5-10］。本文以实际工

3、程为例，对非对称开挖、凿除封堵墙等关键工况下运营车站关键部位进行监测和数值模拟分析，总结出“十”字换乘车站近接施工关键部位变形规律和安全保护控制措施。1工程概况上海市轨道交通8号线四平路车站标准段为地下2层双柱3跨结构，岛式站台，中间十字换乘段为地下3层结构。10号线大连路车站以及下立交道路沿四平路方向，与8号线四平路站成“十”字相交换乘，下立交及10号线车站上下叠放，中心重合，位于四平路规划道路路中。大连路车站地下1层为下立交车道及车站公共站厅层，地下2层为8号线站台，地下3层为10号线站台。该车站位于市区地面交通

4、枢纽，周边环境复杂，受道路、地下管线、施工场地等因素制约，对施工环境要求较高。8号线四平路车站先建并运营，10号线大连路车站后建，涉及换乘段南北两侧基坑开挖(开挖深度24m、宽度30m、南区长87.9m、北区长68.6m)、地下封堵墙凿除、换乘段地下1，3层结构打通等关键工序。该换乘车站整体平面如图1所示。使命：加速中国职业化进程联系电话：0755-86153458专业知识分享版由于受施工工期、管线搬迁、道路翻交、交通组织等限制，在10号线大连路车站基坑开挖时，采取非对称方式进行施工，即先开挖北区基坑，开挖至地下3层

5、，再进行南区基坑开挖。在基坑开挖过程中，8号线四平路运营车站两侧形成非对称土压力荷载［11］，对已运营车站及轨道等造成不利影响，如图2所示。10号线南北两侧基坑开挖结束，先进行车站结构施工，后凿除8号线运营车站两侧的地下封堵墙。如图3所示，凿除地下1层的封堵墙，使四平路下立交贯通;凿除地下3层封堵墙，使10号线站台层贯通，地下2层封堵墙保留。在凿除过程中，换乘段顶板部分失去两边侧墙支撑，将使已运营8号线车站结构产生附加次应力、轨道出现过大差异沉降等不利情况［12］。2监测布置方案监测内容如下:①运营车站围护墙垂直变形

6、自动化监测(采用静力水准仪);②轨道板垂直、水平位移监测，站厅、站台结构柱垂直位移监测，出入口垂直位移监测［13］。监测范围:上、下行线轨道与基坑在平面投影位置自换乘段向两侧延伸各96m(4倍开挖深度)，总监测范围为上、下行线轨道各约226m。各测点具体位置如图4所示。运营车站围护墙垂直位移自动化变形监测:在上行线布设16个监测点(换乘段投影范围内点距5m，2倍开挖深度延伸范围内点距10m，下同)，编号SLG1～SLG16;在下行线布设16个监测点，编号XLG1～XLG16。人工监测:轨道板垂直、水平位移监测;在上行

7、线布设26个垂直、水平位移测点(换乘段投影范围内点距5m，3倍开挖深度延伸范围内点距10m，下同)，编号SX1～SX26;在下行线布设26使命：加速中国职业化进程联系电话：0755-86153458专业知识分享版个垂直、水平位移测点，编号XX1～XX26。站厅、站台立柱垂直位移监测:在运营车站站厅每根结构柱旁布设1个监测点，共布设25个监测点，编号为ZT1～ZT25;在站台层每根结构柱旁布设1个监测点，共布设28个监测点，编号为ZD1～ZD28。根据上海市地铁保护区施工的有关规定，地铁车站、隧道结构变形的监测警戒值为

8、:地铁结构绝对沉降量及水平位移量≥5mm，地铁结构沉降及水平位移日变化量≥0.5mm。监测频率:围护墙施工，1次/2～3d;基坑开挖至底板完成，1次/d;底板完成至结构施工到±0.000，1次/3d;监测频率可根据数据变化情况作调整，当测量数据报警或有突变时应加密测试频率［13-15］。3监测分析3.1轨道板变形监测分析(见图5)从图5在10号