新建房屋對已建地下車站影響分析
——以長沙某車站為例

湯 兵

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430061）

隨著地鐵建設的推進，地鐵車站周邊地塊開發越來越受到重視。因地鐵保護范圍內新建建筑物距離車站主體較近，造成的附加荷載可能對結構應力、裂縫、沉降等產生不利影響。

以長沙某車站周邊地塊開發進行數值模擬分析，研究地鐵保護范圍內新建筑物對地下車站應力、沉降的影響，以供涉鐵物業開發施工、設計參考。

1 工程概況

長沙某地鐵車站，車站主體結構形式為兩層三跨框架結構，全長276 m，寬24.6 m，高17.7 m，車站上部覆土約2.3 m。

為提高土地利用率，減小地鐵保護范圍對城市切割作用，擬在距離車站4.0 m布置2棟商業樓，1#棟商業樓長為31.35 m，寬為13.8 m，首層建筑面積約4 430 m2，總建筑面積約1 300 m2。2#棟商業樓長約35 m，寬約17 m，首層建筑面積約610 m2，總建筑面積約1 820 m2。兩棟總建筑面積約3 100 m2。建筑采用框架結構，獨立柱淺基礎結構形式。因物業開發商業樓距離湘府路站較近，其可能對地下車站造成不利影響。

圖1 物業開發、車站相對位置關系

2 三維有限元模擬

2.1 模型的建立及網格分析

模型中，巖土體、物業開發基礎采用三維模型，車站側墻、頂板、中板、底板采用板單元，車站柱采用梁單元，詳情見表1。

表1 土層參數

模型邊界地面車輛荷載為20 kPa，物業開發樓層柱下荷載為中柱300 kPa，邊柱200 kPa。物業開發基礎施工過程采用改變屬性邊界進行模擬，水土壓力計算采用水土分算。

主要模擬施工工況如下：

（1） 建立模型，進行車站施工前平衡計算，形成車站施工前土體初始應力場；

（2） 將第 （1） 步重力引起的位移和狀態歸零，只保留初始應力；

（3） 施工地下車站；（4） 施工物業開發樓房。

3 計算模型驗證

為驗證計算模型的正確性，采用二維計算結果與三維計算結果進行對比，結果見表2。

表2 二維、三維計算結果對比 /(kN·m)

根據對比結果，可認為三維模型計算正確。

4 計算結果

如圖所示，車站施工最大沉降為14.86 mm，物業開發施工后車站沉降為14.86 mm，物業開發樓房施工對車站沉降基本無影響。

物業開發施工前車站最大彎矩為871.91 kN·m，物業開發施工后車站最大彎矩為871.98 kN·m，物業開發對車站頂底板、側墻的受力基本無影響。

5 結語

（1） 根據三維模擬分析， 物業開發樓房施工對車站沉降、受力影響較小。

（2） 物業開發樓房施工應制定安全可靠的作業方案和保護措施，外部作業不得影響城市軌道交通的正常使用功能、承載能力、耐久性和其他特殊功能。

（3） 因考慮到車站上部覆土較淺，同時，車站頂板防水層未考慮防穿刺設計，為避免植物根莖穿破防水層造成車站頂板漏水風險，車站主體上方綠化不得采用根莖茂密的喬木等大型植物，只能采用低矮、簡單灌木等綠化，盡量考慮采用花壇形式。

（4） 車站主體范圍上部綠化不應設置鋼筋混凝土涼亭等重型景觀小品建筑物。