市政工程上穿地铁既有结构与轨道的安全性评估 .pdf

市政工程上穿地铁既有结构与轨道的安

全性评估

摘要：在我国，大中城市的道路工程仍处于建设和改造的阶段。新建道路工

程与既有城市轨道交通设施存在大量邻近与穿跨越节点，新建工程施工过程中，

由于开挖卸荷－加载作用，原隧道结构的承载系统改变，造成结构附加变形，有

时可能出现结构的开裂，导致了结构的承载能力下降;于此同时，地下水通过开

裂的结构侵入，造成了钢筋、螺栓等的锈蚀，混凝土结构力学性质持续恶化，严

重威胁隧道结构的运营安全。本文对市政工程上穿地铁既有结构与轨道的安全性

评估进行分析，以供参考。

关键词：市政管线;既有地铁;上穿施工;结构变形

引言

既有建（构）筑物附近的施工是多见的，保护措施因各种因素而不同。如何

选择最有利、最合适、最安全有效的保护方案，是设计和施工的一大考验，也是

一个讨论、验证和不断探索的过程。这类工程的共同核心要素是最大限度地保证

既有建（构）筑物的安全，减少变形。借鉴在建工程中的实际案例，在解决难点

的过程中不断探讨和研究。总结了既有建（构）筑物周边施工中应注意的细节和

事项，希望能为类似工程提供参考。

1既有地铁

区间全线采用矿山法施工。新建管线工程穿越位置位于地铁站后折返线区间。

工程实施方式:顶管+暗挖+明挖。直径为300mm的上水管线距离地铁隧道17m;直

径为1000mm的雨水管线与地铁右线净距约为14．7m，距离左线隧道12．5m;直

径为400mm的污水管线距离地铁右线隧道14．0m，与左线隧道相距约11．7m;另

外，2．3m×2．1m的热力隧道与地铁右线隧道净距约9．0m，施工检查井与右线

隧道净距约6．8m。

2施工安全控制标准

1.

既有地铁附属结构（风道及出入口、换乘通道）最终竖向变形和横向变形控

制值为３．０ｍｍ。（２）既有地铁附属结构（西北出入口）竖井及横通道施工

竖向和横向分阶段累计变形控制值为１．０ｍｍ。暗挖换乘厅施工的竖向和横向

分阶段累计变形控制值为３．０ｍｍ。（３）既有地铁车站及区间车站主体及区

间隧道及轨道结构竖向变形和横向变形的控制值为２．０ｍｍ。变形缝两侧差异

沉降控制值为１．０ｍｍ。

3有限元模型

用ＡＮＳＹＳ有限元软件对换乘隧道开挖过程进行模拟。该模型长为１００

ｍ，宽为８０ｍ，高为４０ｍ，地表至既有地铁结构拱顶埋深为７．７ｍ。换乘

通道距模型左侧边界为４５．８５ｍ，高８．９ｍ，宽１４．９ｍ。洞壁周边采

用混凝土喷浆衬砌支护，衬砌混凝土强度等级为Ｃ４０，衬砌厚度为０．５ｍ。

在模型中应该对两侧的水平边界进行约束，然后再对底部边界竖直和水平方向位

移进行约束，上表面看成自由边界，不对其约束。换乘隧道的施工分为三个部分：

步骤一，开挖竖井；步骤二，自西向东开挖竖井通道；步骤三，开挖换乘通道。

考虑到既有地铁结构及其附属结构的形变与其受换乘隧道开挖的影响关系，在计

算时既有地铁结构及其附属结构仅考虑正常使用工况，不考虑其他工况。土体为

各向同性的理想状态，不考虑工程范围内地下水的影响。考虑换乘隧道、既有地

铁４号线车站、出入口及区间结构与土体之间符合变形协调原则。计算时荷载考

虑既有结构自重、土体竖向自重和地面超载２０ｋＰａ。

4穿越既有轨道交通工程监测技术

1.

1分级监测措施

根据既有轨道交通线路的敷设形式，将穿越工程分为三种类型:穿越既有轨

道交通隧道、桥梁以及路基，包括自动化实时监测和人工监测。穿越工程对已有

轨道交通结构及变形的监测与一般的监测项目是不同的，城市轨道交通的运营时

间为白天，只有夜间短时间停运，且穿越工程会受到列车振动的干扰，如果仅仅

是在轨道交通夜间短时间停运后进行检测，这就难以保证已有轨道交通的运营安

全，因此，需要根据穿越工程风险等级大小，针对已有轨道交通采取经济合理有

效的监测措施，必要时可以实施全天候的监测。根据判定的分险等级，采取相应

的监测措施。

4.2监测预警

(1)随着我国城市化建设进程的逐步加快，新工程建设与已有工程的之间的

相互作用、影响不断突出，对邻近及穿越已有地铁隧道的工程进行施工，必须在

保证本身工程变形安全的同时，要保证对邻近既有地铁隧道的影响是在安全合理

的范围之内。(2)道路与管线工程施工引发的既有地铁结构附加变形值在运营安

全允许范围之内，正常施工条件下，采取一定的监测和轨道防护措施，可以确保

地铁列车运行安全。(3)利用无损检测技术与设备