王浩
身份证号：210922198***040310， 辽宁 沈阳 110000
摘要：随着我国城市化率的不断提高，城市地铁覆盖率在不断提高，随着城市化的建设，房屋建筑在建设的同时，底部已经存在运营的地铁轨道，在上部房屋建造的过程中，如何保证在运行的地铁线路轨道安全，同时满足上部新增房屋建筑的正常施工建设，已经成为当今时代不可回避的问题，在运行的地铁轨道上方完成新增建筑物的施工建设，急需合理的解决方案，保证地铁轨道运行，确保人民群众财产安全。
关键字：地铁上方施工；有限元模型；土方开挖
一、在地铁轨道上方进行结构施工案例概述
沈阳某地下结构项目，下部存在正在运行地铁线路，地铁上方新增地下建筑，其结构形式为二层纯地下室。地下室底板距离地铁顶部盾构结构顶部最近约9米，由于场地下方有地铁隧道穿过，挖土施工会造成土体回弹，导致地铁隧道的变形。最初因施工策划未到位，缺少对对土体回弹变形的控制意识，变形达到报警值，停工。后经过对施工记录与变形监测分析对比，形成合理化施工方案，最终顺利的完成了在地铁盾构结构上部施工主体结构。
为确保地铁盾构结构变形安全，在铁轨及盾构结构侧壁设置变形监测点，对土体回弹反馈至地铁隧道标高位置变形进行监测。在施工过程中因出现轨道变形超过报警值情况，随即进行了应急处理，将地铁正上方基坑土壤进行回填反压处理，随后基本稳定，变形并未扩大，逐渐趋于稳定。2017年9月5日，通过对历史数据分析，建立有限元模型模拟复核，通过对施工方案进行策划推演，最终安全顺利的完成了施工建设。
二、在地铁上方施工结构问题分析
（一）土方开挖导致轨道变形时间
对新增结构施工首先要做的就是将土方挖出，土体内部受力状态逐渐改变，逐渐向下产生影响且存在一定的滞后性。轨道上部浮土深度的不同变形也存在着一定的差异性。考虑土体回弹变形存在滞后效应，上述案例2014年因未充分考虑土方开挖对轨道变形的影响，开挖初期并无明显变形，直至约8天后，地铁结构监测变形达到预警值，才意识到问题之严重性。下图为施工位置最近监测点数据分析，根据变形图得出结论：土体回弹变形有滞后效应，第一次回弹变形滞后约8天；回填覆土后，土体变形得到控制；土体存在二次回弹变形，第二次变形释放约开挖后23天；变形释放完毕后，土体变形趋于稳定。通过分析我们得出结论，土体变形存在滞后效应，同时新荷载增加后，土体仍存在二次变形，直到达到新的平衡。
（二）荷载转换的控制
通过变形监测分析，地铁轨道上部土体挖除，上部荷载随之改变。新增结构荷载需要与原挖出土方形成等效代换。考虑土方挖除至底板标高对变形监测产生影响之大，土方挖除时应考虑分段、分层逐步挖除，使土体内部应力状态缓慢变换，减少应力突变，造成切除变形，即便变形监测预警也能及时采取措施。
（三）施工方案选取合理性
施工方案主要需要考虑土方的开挖长度，一般土方开挖的深度越小、沿轨道方向跨度越小越安全。
地铁轨道成对出现，上部结构施工时应交叉对称进行，确保同步缓慢变形，即一左一右同步进行。方案结合有限元模拟分析，若新增结构施工时间通过测算能在下部轨道监测最大变形发生前施工完成，则优先选择一次性迅速施工完成结构方案，形成结构自重抗浮荷载。
（四）有限元模型模拟分析
地下结构变形受土体变换影响较大，在土方施工前无论是开挖还是回填，必要的模型分析可以对变形进行预判，对施工方案的可行性进行判断。如何将有限元分析与现场完美结合是问题的关键。工况条件梳理越清晰，监测数据越全面，建立模型越趋近于客观真相。如何建立准确的有限元模型，建立的有限元模型能够指导施工，意义非常重大。
三、地铁上方施工结构常见问题解决方案
（一）抗浮荷载复核
地铁轨道上部新增建筑物时，必须复核结构自重抗浮，通过对土体挖出到新增结构转换自重荷载是保证最终建筑能否抑制变形达到最终平衡的关键。在设计之初应充分考虑新增结构的等效荷载变换控制，即新增建筑荷载能等效原有土体荷载。
（二）分段一次性施工
通过合理的分块、分段，沿轨道前进方向设置7~8天能够施工完成的施工面积，通过迅速组织施工，在土体内部未完全释放应力应变的时候及时形成反压荷载。底板防水可以采取预铺反站防水卷材工艺，后浇带位置一次性成型，与结构形成整体，提前形成抗浮。土方挖出时利用晚间地铁停运期间，减少震动及变形。
（三）轨道变形监测
在轨道内部提前设置好监测点，一定在土方开挖前开始实施监测，为后续通过数据与有限元模型的分析比对提供重要数据。施工前制定监测方案，每日施工必须结合监测数据。
（四）有限元模型建立
建立有限元模型，结合监测数据及时进行修正，预判土方挖出后最大变形发生时间，提前策划新增结构等效荷载反压时间。通过合理的模型分析，在执行过程中进行比对，若某个位置变形异常则必须采取措施，提出应急措施建议。
（五）安全保障措施
土方开挖错开地铁运行时间，利用夜间停运时间开始挖土，减少震动。施工前准备至少一个施工段的抗浮荷载，一旦出现有变形报警趋势及时采取堆载措施。整体施工前，建立有限元分析模型，对施工方案进行推演，过程中根据变形数据修正，提前计算需要堆载重量。
结论
通过对在在运行地铁上方施工结构的分析及实践，得出了一定的借鉴意义，使得我们在日益发展城市化建设中，制定更好更快的施工方案，技术控制要点将不断跟新完善。只有我们善于思考研究、事前策划充分，同时善于总结经验，我们才能推动城市化建设的进度。
参考文献：
[1] 陈荣丰 地铁隧道上方的浅基坑施工技术探讨 基层建设，2016，13