南京地铁4号线鼓楼站施工过程对既有1号线车站影响分析

摘要：新建南京地铁4号线鼓楼站与既有1号线鼓楼站斜交换乘。文章以三维有限元计算的结果为依据，提供了靠近既有车站侧采用盖挖逆作法施工过程对既有结构影响的分析结果，确保了新建车站施工方案的可行性。

关键词：换乘车站；有限元计算；影响分析；地铁；城市轨道交通

中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）03-0085-04

随着城市轨道交通网络化建设的发展，换乘车站的数量越来越多。待建车站结构必须采取合理的施工方案及可靠的保护措施，减少新建车站结构对既

有车站结构的影响，来确保既有车站的安全运营。

1 工程概况

南京地铁4号线鼓楼站位于北京西路与中山北路交叉路口至鼓楼公园之间，沿北京西路方向布置，其东端与沿中山路敷设的既有1号线鼓楼站斜交换乘，交角约74°～76°。本站为地下两层（局部一层）13.7m岛式站台车站。车站外包总长211.03m，标准段总宽49.60m，车站中心里程处覆土0.853m。采用人工挖孔桩支护。

2 工程地质及水文条件

2.1 工程地质

拟建场地岩土层分布不均匀，因受人类活动影响，填土层厚度变化较大，厚度为0.3～6.3m。

填土层之下为晚更新世晚期沉积的④-2b2层、④-3b1-2层粉质粘土以及④-4e层含卵砾石粉质粘土。

场地下伏基岩为沉积岩，埋深变化较大，最大埋深为17.5m，最小埋深为0.3m。

2.2 水文条件

潜水含水层为①层人工填土，含水层厚度不大。潜水的补给来源主要为大气降水及管道渗漏补给，以蒸发、侧向径流和逐渐下渗方式排泄。

承压水含水层为覆盖层底部的④-4e层含卵砾石粉质粘土。隔水顶板为微-不透水的④层粉质粘土，隔水底板为下伏岩层。钻孔显示该含水层厚度较小，且分布不连续。其补给来源为地下径流的侧向补给以及场外与其相通的上层孔隙潜水的越流补给，以地下径流为主要排泄方式。

2.3 其他

拟建场地类别为Ⅱ类，特征周期值为0.35s，属对建筑抗震不利地段。

3 结构尺寸及材料

3.1 建筑材料

3.1.1 既有1号线鼓楼站工程材料。主体梁、板、内衬墙混凝土结构：C30钢筋混凝土，站台墙C20素混凝土。钢管柱：C40混凝土，Ф700钢管，t=16mm，A3钢。

3.1.2 新建4号线鼓楼站工程材料。围护结构：C25钢筋混凝土桩；主体结构梁、板、墙：C35、P10防水钢筋混凝土；主体结构立柱：C40钢筋混凝土。

3.2 结构尺寸

3.2.1 既有1号线鼓楼站结构尺寸，如图1所示：

3.2.2 新建4号线鼓楼站结构尺寸，如图2所示：

3.2.2 新建4号线鼓楼站结构尺寸如图2：

4 计算模型

4.1 模型概述

模型计算采用MIDAS-GTS 4.0有限元计算软件，建立三维实体模型，地应力场按自重应力场考虑。

地层、围护结构、开挖土体采用实体单元模拟，结构板、墙采用板单元模拟，立柱、锚索采用线单元模拟。新建4号线鼓楼站与既有1号线鼓楼站交角约74°～76°。

4.2 模型参数

4.2.1 模型材料参数如表1所示：

4.2.2 围护结构等效：新建基坑围护结构为Ф1000 @1500mm桩，模型简化成围护墙，墙厚采用等代刚度法，如表2所示：

4.3 约束及荷载

四周：法向约束，顶面为自由面，底面为垂向约束。

4.4 施工步骤

模型模拟实际开挖工况，明挖段与盖挖段同步，明挖基坑作为盖挖段出土口，具体施工步骤不再一一示出。

5 计算结果及分析

5.1 计算结果

对新建车站逐步开挖再逐层施做进行模拟计算，计算结果如图3至图9所示：

5.2 模拟结果分析

计算结果归纳如表3所示。

5.2.1 结构水平位移。对于既有车站，由于紧邻车站开挖，土体卸载后，车站整体有向基坑方向移动的趋势。在整个施工过程中，开挖至坑底情况下，该位移值达到最大，约0.23mm，且此时侧墙最大、最小位移差为0.195mm，表明侧墙因受侧墙推力不均匀，导致侧墙发生一定程度的变形或倾斜，如图16所示：

图16显示由于基坑开挖，既有车站外侧土体卸载，导致整体向基坑侧移动，最大值出现于距坑底约2m处，即新建车站地下二层中部。

因此，在实际施工过程中，建议盖挖段在地下二层中部，增设一道支撑，一方面可以增强盖挖段基坑稳定性，另一方面可减小对既有车站的影响。

5.2.2 结构竖向位移。对于既有1号线鼓楼站，在整个施工过程中，其竖向位移较小，最大沉降量仅为2.45×10-2mm。

5.2.3 结构内力。既有1号线主体结构内力，随着基坑开挖卸载，结构侧向荷载减小。结构侧墙弯矩减小，顶、中、底板轴力增大，但内力总体变化幅度约-5%～5%，对于结构强度影响较小。

6 结语

总体来说，目前方案对既有1号线的影响在控制范围之内，在施工过程中能够保证既有线的安全运营。具体方案需要根据实际情况做进一步的细化研究，并结合方案的工程、经济及社会效应深入

优化。

参考文献

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作者简介：吴海艳（1984-），女，河北廊坊人，铁道第三勘察设计院集团有限公司助理工程师，硕士，研究方向：地下结构工程。