高永禄
云南工商学院，云南 昆明 651701
摘 要 为研究区间侧穿盾构法施工对既有地铁车站站的影响，以某地铁站的新建21号线支线盾构区间工程为背景，运用MIDAS/GTS有限元软件建立了盾构区间-土体-既有地铁站的协同作用整体模型，模拟了邻近既有10号线地铁站的新建21号线支线盾构区间施工过程。得出了协同作用整体模型下既有地铁站站房及其独立基础应力及位移变化规律，既有地铁站站台及其基础应力及位移变化规律，既有地铁站地下通道位移变化规律，既有地铁站左右线轨道竖向沉降曲线变化特征。
关键词 地铁站 邻近 盾构侧穿施工 位移 应力 沉降
随着城市地铁建设事业的蓬勃发展，既有运营线路地铁的网络化布局，在此情形下，新建地铁线路难免会与既有运营地铁线路临近，特别是换乘站等特殊站施工的情况，势必造成新建地铁区间或车站临近既有运营地铁区间或车站施工情况，如新建区间下穿或者侧穿既有地铁区间或者车站等[1-3]。
本文以某城市地铁邻近既有10号线地铁站的新建21号线支线某盾构区间工程为背景，对19号线支线盾构区间工程施工进行了设计，并用MIDAS/GTS有限元软件对邻近既有10号线地铁站的新建21号线支线某盾构区间施工过程进行了有限元分析。研究了协同作用整体模型下既有地铁站站房及其独立基础应力及位移变化规律，总结了既有地铁站站台及其基础应力及位移变化规律，揭示了既有地铁站地下通道位移变化规律，提出了既有地铁站左右线轨道竖向沉降曲线变化特征。
1 工程概况
新建21号线支线邻近及下穿13号线采用盾构法施工，盾构外径6.4m，内径5.8m，管片宽1.2m、厚300mm，新建双线净距约6.6m，埋深10.9m~19.5m，盾构由北向南施工，双线错距约100m，拟采用专项穿越措施为径向注浆，径向注浆于盾尾5~10环进行。
既有地铁站为地面车站，站台形式为侧式站台，标准站台宽度为3.5m。车站有效长度为120米，车站建筑总长度为120.4米，总宽度为35.63米。车站总建筑面积为4406.78平方米，占地面积为3268.53平方米。平剖面图见图1所示。
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图1平面位置关系图
2 数值计算分析
针对地铁站结构单独建模，分析其站房、站台、地下通道及基础变形。考虑到施工过程中的空间效应，三维计算分析对新建区间开挖区域和既有线结构进行实体建模。为了确保三维模型有足够的计算精度并尽量减少收敛时间，本次计算对模型范围作出了一定的限定，区间两侧边界土体取的4至5倍洞径，底部取5倍埋深，即南、北向宽度取200m，东西纵向宽度取100m；垂直方向上从地表以下取40m；地面超载取20kPa。计算分为两步，19支盾构区间右线先行，右线穿越后左线施工。
3 计算结果分析
模拟结果表明：地铁站站房及其独立柱基础西侧沉降值较大，沉降值分别为-2.09mm及-2.38mm，东侧沉降值均小于0.5mm，且变化较明显，相邻独立柱最大差异沉降为1.03mm，既有结构影响主要为西侧两跨范围。
地铁站站台及其条基变形均较小，西侧站台最大沉降值为-0.40mm，最大水平变形为0.72mm；其条基最大沉降值为0.34mm，最大水平变形为0.72mm。东侧站台及条基水平变形及沉降均很小。
地下通道靠近盾构侧沉降值较大，最大沉降值为-0.49mm，最大水平变形为0.76mm，东侧两出入口变形很小，地下通道共设三个变形缝，变形缝差异沉降均小于0.1mm。
根据既有M13地铁站初始阶段与变形量最大阶段的应力对比可知，随着新建结构施工，既有结构应力变形值小于1％，无明显受力变化，表明新建盾构区间施工既有结构受力安全，可以满足地铁正常运营的要求。根据工前检测结果轨道结构道床与行车轨道间变形连续、无分离脱开，近似将轨道结构变形视为轨道变形。由轨道变形可知，典型测线轨道左线最大沉降为3.38mm，右线最大沉降为3.35mm。
5 结论
（1）新建19支盾构区间施工对地铁站站房及其独立柱基础影响较大，沉降值分别为-2.09mm及-2.38mm，发生位置在地铁站西侧；东侧沉降值均小于0.5mm，且变化较明显，相邻独立柱最大差异沉降为1.03mm，既有结构影响主要为西侧两跨范围。
（2）地铁站站台及其条基变形均较小，西侧站台最大沉降值为-0.40mm，最大水平变形为0.72mm；其条基最大沉降值为0.34mm，最大水平变形为0.72mm。东侧站台及条基水平变形及沉降均很小。
（3）地下通道靠近盾构侧沉降值较大，最大沉降值为-0.49mm，最大水平变形为0.76mm，东侧两出入口变形很小，地下通道共设三个变形缝，变形缝差异沉降均小于0.1mm。
（4）随着新建结构施工，既有结构应力变形值小于1％，无明显受力变化，表明新建盾构区间施工既有结构受力安全，可以满足地铁正常运营的要求。
（5）在新建工程影响范围内，典型测线轨道左线最大沉降为3.38mm，右线最大沉降为3.35mm。
参考文献
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[2]王志超,甘露,赖金星,贺思悦,王修领.盾构下穿铁路路基钢轨变形及路基沉降分析[J].深圳大学学报(理工版),2018,35(04):389-397.
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[高永禄，1988年10月生，男，汉族，硕士研究生，云南工商学院讲师，2012年毕业于云南农业大学，农业水利工程专业，从事水利工程和岩土工程的教学工作。 ]