综合管廊上跨运营地铁安全影响分析

王连欣

（中铁第四勘察设计院集团有限公司 湖北武汉 430063）

0 前言

我国地铁建设和市政综合管廊建设发展迅速，由于地铁和市政综合管廊均为埋设于城市主干道路下方的条带状结构，两者常常在平面、纵断面关系上发生交叉，相互影响。某综合管廊工程上跨运营地铁区间，工程实施范围进入运营地铁重点保护区，对运营地铁产生影响。本文利用MIDASGTSNX有限元数值模拟软件建立三维数值计算模型，分析综合管廊施工对运营地铁结构的影响，为综合管廊项目的建设提供指导。

1 工程概况

1.1 综合管廊工程概况

综合管廊工程全长约2km，为地下一层箱型结构，明挖法施工，基坑开挖深度5.2～8.9m，宽7.7m，管廊上跨运营地铁区间。综合管廊内部主要为电力通讯、直饮水、给水和热力管线。

地铁明挖区间为地下三层箱型混凝土结构，顶板埋深约4.2m，结构总高度20.52m，底板埋深约24.0m。明挖区间东侧为盾构区间，管片外径为6m，壁厚0.3m，顶部埋深约18.1m。

管廊东侧基坑深度约5.2～8.9m，基坑宽度7.7m，采用φ600@1000钻孔灌注桩+内支撑支护，嵌固深度约3.5m，设一道φ406mm壁厚12mm钢支撑，水平间距6m。上跨地铁眀挖区间范围基坑深度约3.8m，采用放坡开挖，放坡比 1：1，见图 1。

1.2 工程地质概况

地层自上而下为①杂填土，④-1粉土，④-2粉砂，④-5粉土，④-3粉砂，⑥-1粉质黏土，⑥-2粉质黏土，地下水位埋深约12m。管廊敷设于④-1粉土层，见表1。

2 计算方法及模型的建立

本次计算采用MIDASGTSNX有限元数值计算软件，建立三维计算模型，模型长100m、宽90m、深50m，见图2。

图1 管廊与地铁断面关系（m）

表1 土层参数

图2 计算模型（mm）

隧道衬砌板厚0.3m，管廊结构板厚0.35m，结构采用板单元模拟；排桩尺寸φ600@1000，钢支撑尺寸φ406、t=12，采用梁单元模拟。

基坑开挖及回筑工序如下：激活地层，施加地面超载→施工地铁车站及区间，位移置零→施工管廊围护桩→开挖第一层土至冠梁标高→施工冠梁、第一道撑，开挖土层至坑底→回筑管廊结构，回填覆土。

3 数值计算结果及分析

管廊基坑开挖为卸载工况，隧道水平变形较小，主要变形表现为隆起。工况5为开挖第二层土，土方卸载量最大，隧道变形最为明显。

3.1 计算结果

图3 工况5土体竖向位移

西侧基坑开挖深度约5.2m，东侧基坑开挖深度约8.9m。基坑内土体表现为隆起，最大隆起量16.2mm，发生在东侧开挖深度为8.9m的深坑，见图4。

图4 工况5管廊下方隧道管片竖向位移

隧道管片最大竖向变形约3.3mm，表现为隆起。

3.2 计算结果分析

随着基坑的开挖、结构回筑及土方回填，隧道首先发生隆起，后隆起量逐渐增大，回填覆土后隆起量减小。开挖第二层土至基坑底部时，隧道隆起量明显增大，此时基坑最大开挖深度达到8.9m，荷载卸载量较大，隆起值增大至3.3mm。管廊结构回筑及土方回填后，隧道表现为在新增荷载作用下的沉降，原隆起值由3.3mm减小为1.94mm。

表2 各工况隧道管片变形结果统计

4 结论与建议

（1）根据数值计算结果，隧道最大竖向变形3.3mm＜10mm，表现为隆起，隧道最大水平收敛1.48mm＜10mm，均发生在工况5。隧道变形满足地铁变形控制要求。

（2）拟建管廊基坑开挖时隧道表现为土体卸载引起的隆起变形。根据计算及施工经验，一次性荷载卸载量越大结构隆起变形越明显。为减小管廊施工对区间隧道的影响，建议管廊基坑分段施工。