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摘要：新建地铁车站结构夹心于上部既有的下穿隧道与下部既有的地铁暗挖区间。地铁车站除满足自身施工安全及使用功能要求外，还需满足施工区间下穿隧道及地铁暗挖区间的正常运营以及后期各结构的安全使用。本文针对其“夹心”的工程特点，研究新建车站与既有工程结构的相互关系与影响，探索安全实施该工程的可能性及措施。
关键词：地铁车站、夹心结构、安全性。
1 引言
城市轨道交通地下车站受限于市政交通、管线以及既有市政结构等诸多因素，工程实施难度越来越大。在无法避开既有的市政工程、管线及要求保证现有交通的情况下，针对复杂边界条件下如何实现新建的地下车站结构且保证临近既有结构的安全使用，需对此种复杂情况进行研究和探索。
本文以成都18号线三期的省体育馆站为工程背景，着重研究新建的18号线车站与临近的既有工程结构的相互关系与影响，就安全实施该工程的可能性及措施进行研究分析。
2 工程概况
省体育馆站为新建18号线与既有1、3号线的换乘站。18号线车站与既有1号线为地下二层站，平行南北向走向，横穿一环路东西走向的既有地下三层站3号线（既有下穿隧道位于3号线之上）。18号线车站站台层为双柱三跨框架结构，横穿3号线暗挖区间与下穿隧道结构之间，结构净距为7.15m。18号线车站接触网及轨道均做特殊处理，车站结构上下分别密贴下穿隧道及3号线暗挖区间。
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图1 车站平面位置示意图
18号线车站主体结构位于中密卵石层中，底板位于密实卵石层中，下穿隧道结构底板位于中密卵石层中，3号线暗挖区间底部位于中风化泥岩，顶部位于密实卵石层中，拱腰位置为卵石与泥岩分界线。
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图2 车站穿越既有下穿隧道及暗挖区间剖面图
3 主要内容及方法
根据新建的车站结构夹心于既有下穿隧道及3号线暗挖区间结构之间的特点，对结构受力、施工期间影响、工法、施工步序以及完成后各结构安全运营等方面进行研究，达到新建结构的安全施工及后期使用的目的。本文重点研究18号线结构施工对既有3号线暗挖区间及下穿隧道的影响。
3.1施工工法
根据该工程特点，18号线穿越既有下穿隧道及暗挖区间位置结构（即部位②）拟采用框架暗挖结构，其施工工序如下：
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图3 部位②工序示意图
（1）无水作业及周围土体全部注浆加固；
（2）分8块进行小导洞暗挖，初支为工28a型钢钢架，开挖步距及格栅间距均为0.5m；
（3）底板实施纵横向梁，利用人工挖孔桩在3号线上面形成板凳结构。
3.2计算参数及工况
经分析，下穿隧道为筏板基础，施工对其影响较小，重点计算分析施工对3号线暗挖区间的影响。
计算过程采用大型有限元软件MIDAS-GTS进行，计算时假定围岩为连续介质，采用四面体实体单元模拟，区间隧道结构采用板单元模拟。
根据拟定施工方案计算考虑了如下几步工序：
第一步，3号线车站及区间的施工，进行应力分析，位移清零。
第二步，18号线车站（双层段，3号线区间之外范围）施工，进行应力分析，位移不清零。
第三步，18号线车站（单层段，3号线区间之上范围）施工，根据拟定的工序，分部开挖，进行应力分析，位移不清零。
3.3有限元分析
根据相对位置关系，本次数值模拟计算采用三维模型，模拟区域长度130m、宽度为85m，深度为40m。建立的数值模型如下图所示。
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图4 计算模型图
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图5 18号线施工期间3号线区间内力图
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图6 18号线施工完毕后3号线区间内力图
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图7 18号线施工完成后3号线区间位移状态
4 结果分析
18号线施工对3号线暗挖区间影响数据表
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经过计算分析，18号线暗挖近距离上穿既有3号线区间，在采用分步分区间开挖后，3号线区间变形很小，初步分析认为，3号线变形主要来源于土体开挖卸载后的回弹变形，3号线区间位于密实卵石土及中风化泥岩层，围岩的变形模量大，自稳性较好。暗挖段宽度约25m，既有车站及区间能形成一定的空间效应。暗挖区域外的围岩对变形能形成一定的约束。
由以上可知，采用分部分区暗挖实施方案，可有效控制施工造成的既有结构变形，能保证施工期间及完成后既有3号线暗挖区间及下穿隧道的安全运营。
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