地鐵沿線房地產工程建設對臨近地鐵工程的影響分析

無錫市軌道建設設計咨詢有限公司 214072

摘要：以無錫某臨近地鐵結構的房地產工程建設為例，通過對該新建工程的設計方案進行深入分析，并借助于有限元軟件對施工過程中可能出現的不利工況進行數值模擬計算，可得到該工程在整個建設過程中對臨近既有地鐵結構的影響，從而對目前設計方案的可行性進行了驗證，同時可根據計算分析結果對后續設計及施工提出指導意見。

關鍵詞：有限元；數值模擬計算；影響；指導

Abstract：this paper takes one real estate construction along metro lines in Wuxi，Jiangsu province for example.Through the deep analysis on its design scheme，this paper carries on simulating calculation to the possible risks in construction by the finite element software.And as a result，this paper gets the possible effects to nearby subway engineering in the process of construction.Through both side arguments to the feasibility of this design scheme，this paper provides instruction to the lasting design and construction according to the simulating calculation.

Key words：Finite element；Simulating calculation；Influence；Instruction

引言

隨著經濟的發展和城市化進程的加快，地鐵作為一項可有效改善城市交通問題的重要措施得到了飛速發展，而地鐵沿線也成了房地產建設的熱點區域。地鐵是百年大計的惠民工程，因此，地鐵沿線及周邊新建的房地產開發工程在設計及施工過程中應充分考慮其對臨近地鐵工程的影響，并應按照相關法律法規的要求保護地鐵工程的安全。

1 工程概況

1.1 工程概況

無錫市XDG-2012-58地塊位于無錫市濱湖區梁溪路和孫蔣路交匯處，梁溪路以南，孫蔣路以西，該項目中的商業5# 樓（4F/2D）：地面高度23.25m，基坑深度10.0m，樁筏基礎，樁徑700mm，樁長13m。臨近地鐵2號線一側的圍護結構采用鉆孔樁+內支撐的形式，局部采用放坡+土釘的支護形式，止水帷幕采用Φ850@1200的三軸水泥土攪拌樁。詳見圖1～3。

地鐵2號線大王基站位于梁溪路與孫蔣路的交叉路口，沿梁溪路敷設，為地下二層島式站臺車站，其附屬結構的I號風亭為地下一層，基底埋深為9.65m。河埒口站～大王基站區間為地下雙線盾構區間，線間距為14m，隧道管片直徑6.2m，厚度0.35m，軌面埋深14.8m。

商業5# 樓鉆孔樁圍護段的地下室外墻距離地鐵大王基站1號風亭結構外墻最近為13.6m，基坑邊距離地鐵大王基站I號風亭結構外墻最近為12.7m；放坡圍護段的地下室外墻距離地鐵2號線右線線路中心線最近為33.1m，基坑放坡坡頂線距離2號線右線線路中心線最近為19.1m；詳見圖1。

1.2 水文地質情況

根據勘察報告，該場地地貌類型屬長江三角洲沖積平原，場地類別為Ⅲ類。按成因類型及物理性質的差異，場地內的土由上至下依次為：①雜填土，②粉質黏土，③粉質黏土夾粉土，④粉質黏土夾粉土，⑤1黏土夾粉質粉土，⑤2粉質黏土，⑤3粉質黏土，⑥1粉質黏土，⑥2粉土，⑥3淤泥質粉質黏土，⑦1粉質黏土，⑦2粉質黏土夾粉土。各層土的物理力學指標見下表1：

場地范圍內的地下水主要為①雜填土中的上層滯水（主要靠大氣降水及地表徑流補給，隨季節與氣候變化，水位變化幅度較小）和③粉質黏土夾粉土及④粉質黏土夾粉土中的微承壓水（主要靠接受側向逕流和河水補給，對基坑的開挖施工影響較大）。

2 控制標準

根據《無錫市軌道交通條例》中地鐵保護的要求，并參照國內外相關經驗，對商業5# 樓項目在整個施工過程中所引起臨近地鐵結構的變形提出控制標準如表2[1][2]：

3 數值計算分析

3.1分析方法

選取鄰近地鐵側典型剖面建立有限元模型，有限元軟件采用PLAXIS。建筑物框架結構及隧道管片采用板單元模擬，采用相應的材料特性計算截面積、慣性矩等幾何參數，折算到每延米范圍。工程樁和土體之間的相互作用通過設置界面單元來考慮。地面荷載均以20kPa超載形式考慮，建筑物荷載按每層15kPa取值。

3.2理論基礎

3.2.1 HS small本構模型[3]

HS small模型是在土體硬化模型的基礎上考慮了小應變階段時土體剛度增加的特性。應變很低時，土表現出較高的剛度，并且剛度隨應變呈非線性變化。在荷載作用下小應變土體硬化模型的高級特性體現的更明顯，所得到的位移比用土體硬化模型所得到的更加可靠。

在標準排水三軸試驗中豎向應變 1和偏應力q 之間為雙曲線關系。如下所示：

商業5# 樓在整個施工過程中對地鐵2號線河埒口站～大王基站盾構區間隧道的影響分析結果如表4：

由表3、4可知，商業5# 樓的整個施工過程引起地鐵大王基站I號風亭結構產生的位移最大為0.58mm，引起地鐵2號線河埒口站～大王基站盾構區間隧道產生的位移最大為0.95mm，均能滿足地鐵保護結構變形的要求。

4 結論與建議

（1）根據計算結果，該工程目前所采用的圍護結構及支撐措施是合理的、安全有效的，不僅能有效地控制基坑圍護結構的變形，保證該基坑施工的安全，同時也滿足了地鐵保護結構變形的要求。

（2）基坑開挖時，應分層、分段開挖，且應避免臨近地鐵側堆載過大；基坑回填時，在臨近地鐵側可用粘土或三七灰土回填，且應按規范要求分層壓實。

（3）為減小基坑施工對臨近地鐵結構的影響，基坑降水施工應避免使用坑外降水的方式。

（4）該工程應按照地鐵保護的控制標準要求制定完善的監測方案及應急預案，采用動態化、信息化施工，并根據監測結果采取相應的應急預案措施，以確保地鐵結構的安全。

參考文獻：

[1]王如路，賈堅，廖少明.上海地鐵監護實踐.上海：同濟大學出版社，2013.04.

[2]宋海濱，李剛柱，殷劉帥.深基坑對緊鄰地鐵盾構區間隧道變形的影響性分析.鐵道標準設計，2013第3期.

[3]北京金土木軟件技術有限公司.PLAXIS巖土工程軟件使用指南.北京：人民交通出版社，2010.8.