地鐵既有線車站側(cè)墻改造施工數(shù)值模擬分析

□文/唐 進

1 工程概況

成都軌道交通9號線一期工程孵化園站位于交子南一路與天府大道之間，沿錦城大道路中呈東西向設(shè)置；與既有1 號線車站通道換乘，與在建18 號線車站節(jié)點換乘。1號線車站跨錦城大道與交子南一路交叉路口，南北向設(shè)置，18 號線車站位于天府大道與錦城大道交叉路口西北側(cè)，沿天府大道西側(cè)南北向布置。

為實現(xiàn)1、9 號線換乘功能需求，需打開1 號線東側(cè)結(jié)構(gòu)側(cè)墻并破除原1 號線B 出入口、公共衛(wèi)生間及污水泵房；B 出入口后期原位恢復(fù)并劃為9 號線出入口；在1 號線西側(cè)擴廳范圍內(nèi)建公共衛(wèi)生間及污水泵房。

為提高既有1 號線車站功能及服務(wù)水平，將1 號線西側(cè)側(cè)墻打開，站廳外擴約25.2 m，在外擴廳范圍內(nèi)還建已破除公共衛(wèi)生間及污水泵房并在拉德方斯地塊內(nèi)增設(shè)D出入口。見圖1。

圖1 既有1號線側(cè)墻改造范圍

2 改造施工工序

既有1 號線需改造的側(cè)墻共100.05 m，由于側(cè)墻開洞范圍未預(yù)先設(shè)置梁柱體系，為確保開洞后既有1號線車站結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)在開洞范圍新建梁柱體系承擔(dān)頂板荷載。經(jīng)研究，頂板新建梁采用C 型梁體系，可在提供足夠支撐剛度的情況下兼顧新舊結(jié)構(gòu)防水要求。見圖2。

圖2 側(cè)墻改造剖面

步驟一。1 號線車站頂板覆土放坡卸載，嚴格控制降水深度在1號線車站中板以下2.5 m。見圖3。

步驟二。同步開挖既有1 號線兩側(cè)外擴廳基坑，修建外擴廳底板，頂板修至靠近1 號線車站一側(cè)側(cè)墻處時用型鋼柱支撐。見圖4。

圖3 步驟一

圖4 步驟二

步驟三。分段（約9 m一段）靜力破除頂板至中板高側(cè)墻。見圖5。

圖5 步驟三

步驟四。新建托換梁,外擴廳頂板及側(cè)墻，在永久柱形成之前先用臨時型鋼柱支撐。見圖6。

圖6 步驟四

步驟五。待建托換梁修建完畢達到100%強度后，做外包防水。見圖7。

圖7 步驟五

3 數(shù)值分析

根據(jù)改造工序，對既有線側(cè)墻開洞結(jié)構(gòu)荷載模型進行三維模擬。見圖8-圖10。

圖8 原始工況

圖9 開孔工況

圖10 正常使用工況

計算結(jié)果見表1。

表1 側(cè)墻開洞結(jié)構(gòu)荷載

由表1可以看出，開孔時由于頂板卸載，計算出的內(nèi)力及變形均小于原始工況；正常使用工況下，由于側(cè)墻處開孔，墻端支承剛度有所下降，進而更多的內(nèi)力分配至支座及跨中，故相對于原始工況，梁支座和跨中彎矩都有所增加，頂板結(jié)構(gòu)變形也略有增加，但結(jié)構(gòu)配筋能滿足受力要求。

4 防水設(shè)計

孵化園站防水等級為一級，結(jié)構(gòu)不允許滲水，結(jié)構(gòu)表面無濕漬。

頂?shù)装宸浪紤]新舊結(jié)構(gòu)防水材料搭接，在施工縫位置預(yù)埋兩道膨脹止水條及一道注漿管。見圖11和圖12。

圖11 頂板防水

圖12 底板防水

5 既有1號線監(jiān)測

5.1 監(jiān)測

改造施工期間，需對既有1號線進行全方位、嚴密的監(jiān)測，確保運營線路的安全。監(jiān)測等級為一級。根據(jù)表2和表3，取二者較小值作為控制值［1～2］。

表2 既有線隧道結(jié)構(gòu)變形控制值

表3 城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全控制指標參考值

5.2 監(jiān)測控制指標

實測位移的絕對值和速率值雙控指標達到極限值的70%～85%或雙控指標之一達到極限值的85%～100%，而另一項未達到該值，作為預(yù)警指標。實測位移的絕對值和速率值雙指標均達到極限值的85%～100%作為報警值。

6 結(jié)論及建議

孵化園站既有1 號線側(cè)墻改造已施工完成，監(jiān)測數(shù)據(jù)滿足規(guī)范及設(shè)計要求。該站是典型既有線側(cè)墻未預(yù)留后期打開條件，需在開洞范圍新建梁柱體系承擔(dān)頂板荷載的案例，施工過程中嚴格控制了既有線的變形，保證了車站的正常使用。

對于后期類似車站，建議設(shè)計時考慮以下幾點：

1）車站位于路口位置建議負一層側(cè)墻每跨均預(yù)留梁柱體系，為后期物業(yè)開發(fā)及換乘車站設(shè)計提供條件；

2）詳細計算改造部位節(jié)點的受力分析，注意水平及豎向的傳力聯(lián)系；

3）側(cè)墻打開后應(yīng)驗算既有線抗浮是否滿足要求，若不滿足要求，應(yīng)增加抗浮補償措施；

4）設(shè)計中應(yīng)考慮施工工況的影響并制定相應(yīng)技術(shù)措施。