浅论明挖车站周边环境风险控制

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1、浅论明挖车站周边环境风险控制吴华鹏重庆市轨道交通（集团）有限公司重庆401120摘要：以重庆轨道交通三号线郑家院子车站为研究对象，通过数值分析方法来准确预测车站施工所涉及的内容及其过程将会对周边环境造成何种影响，主要包括两点，一是附加变形值的大小，而是影响范围的大小。通过研究发现，采用适当的围护结构，或者相应的支撑布置，可以起到很好的变形控制效果。另外，结合实际需要选择和应用恰当的安全技术以及管理手段，对于车站的安全建设而言具有十分积极的意义。关键词：明挖车站；周边环境；风险控制中图分类号：U291文献标识码：A1.工程概况重庆轨道交通三号线郑家院子车站采用岛式外形，地下2层，

2、整体采用现浇框架这种常规结构，车站主体长度共计162.50m，在标准段部分，宽度范围20.86m-53.96m，车站顶板采用土壤覆盖，厚度范围0.73-4.79m，底板埋置深度为19.2m（均值）。结合该车站的实际工程特点、地质情况以及相关环保要求，决定应用明挖法以完成车站主体部分的施工。该车站的详细地理位置见图1。图1重庆轨道交通三号线郑家院子车站位置2.车站主体及附属基坑支护方案结合该车站所处的周边环境、地质信息、水文条件以及具体的基坑深度要求，同时参考经济、技术等因素，来确定该车站主体所选用的围护结构，最终的围护结构为“地下连续墙（该部分共计800m）+内支撑”。在车站基

3、坑工程正式动工之前，应对其侧壁进行相应安全定级（本工程为1级），在此过程中，主要参考3个方面的因素：1）基坑附近建筑物等的实际分布以及重要程度；2）保证枢纽[1]管线的基本功能不受影响；3）参考相关技术标准或者行业规范，如《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）。该车站附近存在大量的建筑物，同时还存在管线密布的问题，所以，一方面要保证基坑外地面可能发生的最大沉降量符合相关标准，另一方面应将围护结构可能发生的最大水平位移限制在一定范围，具体信息如下：1）应将基坑外地面可能发生的最大沉降量控制在0.1%H以下；2）应将围护结构可能发生的最大水平位移控制在0.14%H以下，

4、同时不可超过30mm（所谓H指的是本车站基坑的实际开挖深度）。为保证围护的可靠性，该车站还结合实际需要采用了相应的附属围护结构，其具体形式为“Φ850@600SMW工法桩+内[2]支撑”。3.车站周边环境风险分析3.1车站周边建筑物及管线与基坑关系1）在车站围护结构南侧有一所加油站。该加油站属于2层框架结构，具有独立基础，基础深度大约为1.5m，和车站基坑主体围护结构之间的净距离为9.6m；2）DN400管系（属于污水管系），位于车站主体围护结构北侧8.2m位置，实际埋深2m左右；3）DN800管系（属于雨水管系），位于车站主体围护结构北侧6.3m位置，实际埋深2.2m左右；4

5、）DN500管系（属于上水管系），位于车站主体围护结构北侧4.9m位置，实际埋深1.3m左右；5）DN219管系（属于燃气管系），位于车站主体围护结构北侧0.93m位置，实际埋深1.0m左右。图2某加油站和车站位置关系图3管线和车站位置关系3.2有限元分析借助摩尔库伦模型，对该车站基坑开挖施工所带来的影响(主要包括两点，一是对加油站的影响，二是对市政管线所带来的影响)展开相应的有限元分析。摩尔库伦模型，属于一款专门用于土体影响分析的模型，广泛应用于一些常规的[3]土体开挖工程中，且取得了良好的效果。3.2.1计算模型及参数选择目标断面，并对其相关参数进行确定：1）基坑宽度、深度

6、分别为53.03m、18.23m；2）围护结构部分应用“连续墙（长度共计800mm）+混凝土支撑（共计3道）”这种形式；3）市政管线共计4条，全部位于基坑北侧，均和基坑保持平行关系，且埋置在浅层地表（大约1.5m），管径分别为220mm（燃气管系）、500mm（上水管系）、800mm（雨水管系）和400mm（污水管系）；4）位于管线外侧，且和车站基坑主体围护结构相距9.6m位置有1所加油站，属于常见的2层框架结[4]构，具有独立基础，基础深度大约为1.5m。该车站基坑的具有一个较大的长宽比，具有十分明显且典型的平面效应。地下连续墙厚度为0.8m，其轴向刚度为2.4E7kN,抗弯

7、刚度为1.28E6kN·m²，至于混凝土支撑，则采用锚索这种方式予以模拟。建筑物板具有相当大的刚度，其上每层荷载均可按照15Kpa这一标准进行计算，屋顶荷载取值10KPa。将所有管线均默认为圆形管线。3.2.2计算开挖过程针对开挖过程进行计算时，选取基坑自上层开挖到底部开挖之间所遇到的最不利工况这种情形。所涉及的计算状态如下：1）结构物最终建成之后所具有的状态；2）对上步计算位移进行消零处理，获得基坑连续墙设置结束后的状态；3）当达到第1道支撑位置下方0.5m时的状态；4）对第1道支撑进行架