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1施工步序

利用預(yù)留圍護(hù)樁+樁間土釘作為側(cè)壁支護(hù)，先開挖土體、施工中洞結(jié)構(gòu)，再鑿除中間樁體，封閉結(jié)構(gòu)。(1)開挖1號線車站兩側(cè)土體至1號線車站底板下2m，施作兩邊跨樁冠梁間混凝土撐(圖1)。(2)開挖下穿結(jié)構(gòu)至9號線車站底板，施工頂，底梁及中柱(圖2)。(3)先后施工邊跨底板及側(cè)墻結(jié)構(gòu)，滿堂紅腳手架支撐頂緊邊墻及中間樁(圖3)。(4)分段破除兩邊跨混凝土支撐，施工邊跨頂板結(jié)構(gòu)，滿堂紅腳手架頂緊頂板(圖4)。(5)分段鑿除中間樁，完成結(jié)構(gòu)施工(圖5)。2數(shù)值模型的建立(1)基本假定:①材料采用摩爾－庫侖準(zhǔn)則、大應(yīng)變變形模型計(jì)算;②考慮到網(wǎng)格密度，開挖步長為2m;③對復(fù)合式鋼格柵混凝土襯砌采用實(shí)體單元模擬;④地層和材料的應(yīng)力應(yīng)變均在彈塑性范圍內(nèi)變化;⑤不考慮地下水在開挖過程中的影響;⑥計(jì)算建模時(shí)，對洞周及關(guān)心的部位加密網(wǎng)格剖分;⑦模擬過程中主要考慮永久荷載，僅考慮地層壓力，且初始應(yīng)力場僅由自重產(chǎn)生，不考慮土體構(gòu)造應(yīng)力的影響。(2)計(jì)算模型及邊界條件。根據(jù)圣維南原理和實(shí)際需要，整個(gè)模型計(jì)算范圍為150m×90m×60m(寬×高×長)，計(jì)算模型網(wǎng)格劃分如圖6所示，包括98240個(gè)單元，104214個(gè)節(jié)點(diǎn)。隧道模型采用位移邊界作為邊界條件，除上表面為自由邊界外，各外表面均約束法線方向的位移。

2計(jì)算結(jié)果分析

2.1下穿既有結(jié)構(gòu)豎向位移場分析圖7為下穿既有結(jié)構(gòu)引發(fā)的豎向位移云圖，由圖可知:(1)在現(xiàn)行設(shè)計(jì)參數(shù)條件下，下穿既有結(jié)構(gòu)引發(fā)豎向位移，1號線既有車站結(jié)構(gòu)最大豎向位移為5mm，滿足既有結(jié)構(gòu)的安全性要求。(2)下穿既有結(jié)構(gòu)引發(fā)周邊地層豎向位移最大值為20.4mm，沿下穿結(jié)構(gòu)底板逐漸向地層深處衰減。(3)下穿既有車站結(jié)構(gòu)開挖豎向位移的影響范圍大都發(fā)生在下穿結(jié)構(gòu)中線兩側(cè)20m的范圍。圖8為下穿結(jié)構(gòu)頂部豎向位移變化。分別選取下穿車站結(jié)構(gòu)中線、左跨中線與右跨中線結(jié)構(gòu)上方監(jiān)測點(diǎn)，分析各開挖步豎向位移變化。(1)開挖中部區(qū)域豎向位移變化速率較大，且沉降值占總體沉降值的40%左右，這與之前預(yù)測結(jié)果基本吻合。(2)工序step4與step5豎向位移變化相對較小，主要是由于頂部臨時(shí)支撐與頂板的施作有效限制了豎向位移的發(fā)展，起到了較理想的效果。

2.2下穿既有結(jié)構(gòu)水平位移場分析圖9為下穿既有結(jié)構(gòu)引發(fā)的水平位移云圖，由圖可知:在現(xiàn)行設(shè)計(jì)參數(shù)條件下，下穿既有結(jié)構(gòu)水平位移最大值為6.6mm，且發(fā)生在車站拱腳下方。由于下穿既有結(jié)構(gòu)施工為1號線預(yù)留4排鉆孔灌注樁的基礎(chǔ)上施作的，特別是結(jié)構(gòu)左右邊界距離邊樁僅0.1m。邊樁的存在極大減小了洞周土體產(chǎn)生的側(cè)向壓力，有利于控制下穿結(jié)構(gòu)水平位移的發(fā)展。3.3下穿既有結(jié)構(gòu)洞周塑性區(qū)變化圖10為下穿既有結(jié)構(gòu)開挖引發(fā)的周圍塑性區(qū)的變化，由圖可知:(1)下穿既有結(jié)構(gòu)各施工步序產(chǎn)生的塑性區(qū)均較小，表明開挖對洞周土體的擾動相對較小。主要原因在于1號線預(yù)留鉆孔灌注樁有利于下穿車站的施作，有效控制了洞周地層塑性區(qū)的發(fā)展，如圖10(a)、(b)所示。(2)車站周圍塑性區(qū)范圍隨著開挖的進(jìn)展逐步增大，但是在開挖中部區(qū)域表現(xiàn)得較為明顯，故施工過程中開挖中部土體為最不利工況。(3)車站封閉以后，樁體與車站結(jié)構(gòu)形成閉合受力體系，共同作用，洞周塑性區(qū)明顯減小，如圖10(c)所示。

3結(jié)語

(1)在現(xiàn)行設(shè)計(jì)參數(shù)條件下，下穿既有結(jié)構(gòu)引發(fā)豎向位移，既有車站結(jié)構(gòu)最大豎向位移為5mm，滿足既有結(jié)構(gòu)的安全性要求。(2)下穿既有結(jié)構(gòu)引發(fā)周邊地層豎向位移最大值為20.4mm，豎向位移的影響范圍大都發(fā)生在下穿結(jié)構(gòu)中線兩側(cè)20m的范圍。(3)在現(xiàn)行設(shè)計(jì)參數(shù)條件下，下穿既有結(jié)構(gòu)水平位移最大值為6.6mm，且發(fā)生在車站拱腳下方。(4)1號線預(yù)留鉆孔灌注樁有利于下穿車站的施作，有效控制了洞周地層位移和塑性區(qū)的發(fā)展。(5)穿既有結(jié)構(gòu)各施工步序產(chǎn)生的塑性區(qū)均較小，施工過程中開挖中部土體為最不利工況。

作者：史芳單位：陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系