摘要：地铁车站下穿既有线结构为地下工程设计与施工的特一级风险源，为地铁施工控制性的工程节点，其相应的力学转换较为复杂，因此，下穿既有线结构必须引起工程技术人员的重点关注。在实际应用中需要采取有效的措施控制存在的风险，从而能够更好的确保地铁车站的建设质量。基于此本文分析了地铁车站下穿既有结构风险。
关键词：地铁车站；下穿既有结构；风险
1、地铁车站下穿既有结构风险分析意义
随着中国城市轨道交通建设的快速发展，往往会遇到新建地铁线路（新线）近距离甚至零距离穿越既有轨道线路（既有线）的工程难题。由于新线下穿施工必然对既有地铁车站结构产生扰动，而城市地铁运营对轨道结构变形具有严格的控制标准，新线下穿施工对既有地铁车站的结构安全构成了严峻的考验。新线密贴下穿既有地铁车站工程的设计和施工难度巨大，受到偶然和突发因素的影响可能导致既有地铁车站结构变形超出预定范围，必须对既有地铁车站进行沉降恢复。因此，分析地铁车站下穿既有结构风险，采取控制措施保障既有地铁车站的结构安全和正常使用，具有重大的工程意义和应用前景。
2、地铁车站下穿既有结构
某车站为9号线重点控制工程，下穿既有1号线某车站，暗挖单层双跨矩形框架结构，下穿段总长29.1m。既有1号线为标准12.9m岛式站台2层3跨框架结构，原设计考虑与远期站换乘，并预留十字换乘条件，顶底板均进行加强，底板厚1000mm，预留下方单层双跨下穿条件。
2.1、下穿既有结构竖向位移场分析
图1为下穿既有结构引发的竖向位移云图，由图可知:
图1下穿既有线结构竖向位移云图
(1)在现行设计参数条件下，下穿既有结构引发竖向位移，1号线既有车站结构最大竖向位移为5mm，满足既有结构的安全性要求。
(2)下穿既有结构引发周边地层竖向位移最大值为20.4mm，沿下穿结构底板逐渐向地层深处衰减。
(3)下穿既有车站结构开挖竖向位移的影响范围大都发生在下穿结构中线两侧20m的范围。
2.2、下穿既有结构水平位移场分析
图2下穿既有线结构水平位移云图
图2为下穿既有结构引发的水平位移云图，由图可知:在现行设计参数条件下，下穿既有结构水平位移最大值为6.6mm，且发生在车站拱脚下方。由于下穿既有结构施工为1号线预留4排钻孔灌注桩的基础上施作的，特别是结构左右边界距离边桩仅0.1m。边桩的存在极大减小了洞周土体产生的侧向压力，有利于控制下穿结构水平位移的发展。
2.3、下穿既有结构洞周塑性区变化
(1)下穿既有结构各施工步序产生的塑性区均较小，表明开挖对洞周土体的扰动相对较小。主要原因在于1号线预留钻孔灌注桩有利于下穿车站的施作，有效控制了洞周地层塑性区的发展。(2)车站周围塑性区范围随着开挖的进展逐步增大，但是在开挖中部区域表现得较为明显，故施工过程中开挖中部土体为最不利工况。(3)车站封闭以后，桩体与车站结构形成闭合受力体系，共同作用，洞周塑性区明显减小。
3、地铁车站下穿既有结构风险控制
3.1、既有地铁结构变形监测及控制
在传统监测的过程中，无法对高密度的行车区间进行有效的监测，同时在数据采集以及反馈的过程中也是比较困难的，在这种情况下，就需要采用更加高水平的技术手段对既有地铁结构进行监测与有效的控制。需要对地铁隧道的结构加以进一步的考虑，满足轨道的特点，让两轨水平之间的间距更加完善，同时控制两轨之间的高差等，这些都是在实际监测过程中应该重视的问题，这样才能真正地实现自动化的监控，促进精度水平的进一步提升，从当前的实际情况来看，这一目标正在实现的过程中。
3.2、既有地铁隧道结构沉降控制
如果在既有地铁隧道的下方进行施工，经常会出现这样的问题，就是地铁上方的隧道产生不均匀的沉降现象，在这种情况下，要想对不均匀沉降的现象加以有效的控制，就要将整个上导洞的两侧分为五个不同的区域进行施工。之所以要进行注浆，主要作用是为了对主体结构进行有效的加固，这样能够在下一个阶段施工的过程中起到止浆墙的作用。如果在注浆时出现了漏浆的现象，应该在第一时间将其封堵起来，这样才能有效地控制事态变得严重，并且对不均匀沉降的现象做到预防的作用。防止结构出现变形，应该采用实时监测的方式。
为保证道床的正常工作和运营安全，在侧洞施工之前，我们还需要对道床与隧道结构的脱开部位进行灌浆加固。灌浆一般采用的方法是高位漏斗法，我们运用这种方法不但能够确保浆液能够在一定的压力下顺利进入缝隙，同时还不会因为压力太大而出现道床隆起的现象。灌浆加固选用高强度且不会收缩的CGM-4型灌浆料，这种浆液能够保证在灌浆3h后浆体强度达到16MPa。灌浆工序结束后，应进行现场取芯试验，确保浆液填充饱满，道床不会发生错位和变形。
3.3、专项应急预案
针对既有线既有结构顶、中、底板处水平位移，应急预案考虑于基坑开挖侧架设临时钢支撑。
针对既有结构隆起量超标，可采用沙袋反压（沙袋应提前准备好）；危险工况下及时采取土体回填。
针对轨道变形，对轨道高度适时微调；严重时应及时以最便捷渠道向运营部门汇报，停止该段运营。
总之，随着地下轨道网线密度增大，新建线路穿越既有线路的工程情况会逐步涌现，新建线路对既有线路和周边建筑物安全影响将成为轮轨道交通建设关注的热点问题。本文主要分析了地铁车站下穿既有结构风险，以期提供一些借鉴。
参考文献
[1]陈浩.地铁暗挖车站下穿既有地铁隧道变形控制关键技术[J].铁道标准设计，2013(11):97-100.
[2]赵光泉.地铁车站下穿既有线安全施工技术[J].石家庄铁道大学学报(自然科学版)，2012，25(02):37-41.
[3]沈小辉，魏云杰，陶连金，李文博，许有俊.隧道密贴下穿地铁车站结构变形数值分析[J].铁道建筑，2012(05):85-87.
[4]陈孟乔，杨广武.新建地铁车站近距离穿越既有地铁隧道的变形控制[J].中国铁道科学，2011，32(4):53-59.
论文作者:柴文可
论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期
论文发表时间:2018/3/22
标签：结构论文; 地铁论文; 车站论文; 位移论文; 隧道论文; 塑性论文; 水平论文; 《防护工程》2017年第32期论文;