1、地铁车站风险源处理技术探讨摘要 地铁车站附近存在的各种建（构）筑物，对车站的基坑开挖具有潜在的风险，一方面，建（构）筑物的存在加大了基坑开挖难度；另一方面，基坑开挖对建（构）筑物产生位移变形、沉降等影响，需要对其进行相应的保护措施。本文通过计算分析针对地铁车站的风险源工程设计进行探讨。 关键词地铁车站风险源计算分析 保护措施 The Technology of Risk Source Processing on Subway Station Lou shuang1Xu Guoqing2 (1.Anhui Communications Vocational 2.Anhui Communicati
2、ons Consulting & Design InstituteHefei 230088) AbstractVarious buildings exist near the subway station, the pit excavation has potential risk, on the one hand, to build，the existence of content increased the difficulty of foundation pit excavation, on the other hand, excavation will make building to
3、 influence material deformation and subsidence displacement，need appropriate protection measures for the building. this paper discusses engineering through the calculation of risk source of analysis on subway station. KeywordsSubway stationRisk sourceCalculation and analysisProtective measures 中图分类号
4、：U231+.4 文献标识码： A 1、引言 随着上海轨道交通行业的快速发展，为有效推进上海市轨道交通工程建设安全风险技术管理工作，最大限度地降低工程风险，保证工程自身的安全和周边环境的正常使用，并根据国家、行业和上海市的有关法规及相关标准、规范、规程和规定，结合上海市轨道交通工程建设的实际情况，上海申通公司要求对新建轨道交通工程建设的土建工程进行风险源工程设计。本文针对拟建的上海 9 号线三期崮山路站的风险源工程设计进行探讨。 2、风险源工程设计原则 1） 新建轨道交通工程结构（包括永久结构和临时结构）的强度、刚度及稳定性，应保证工程的安全和周边环境的正常使用。 2） 根据新建轨道交通工程及
5、受影响周边环境的特点选择得当的施工方法，确定合理施工步序。 3 ）通过工程类比、数值模拟、解析法等计算分析制定合理的控制指标。 4 ）风险工程设计采取的技术措施具有可操作性且工程造价合理。 3 车站风险源简介 3.1 风险源分级原则 工程风险源可分为工程自身风险源与工程环境风险源。结构设计应充分考虑施工过程本身及其对周边环境的影响，应根据车站周边不同的环境条件（相邻轨道交通、重要建筑物、地下管线等） ，确定工程自身风险源与工程环境风险源等级，并采取相应的保护措施。 通常情况下车站风险源与主体基坑的保护等级一般不低于二级，相邻段的保护等级不得大于一级。对于施工中的重要阶段，应提出控制变形的具体要
6、求和指标。结构设计必须包括对环境保护的设计。 随着设计和施工过程的深化，可根据拟建工程风险因素认识的提高，把某一等级的安全风险项目按高一个等级或低一个等级进行安全风险设计，对于某一特定车站和区间工程，应从工程自身风险和环境风险进行综合评价。 3.2 车站主要风险源 根据本工程特点，结合以上工程风险分级原则，适当考虑周边建筑物的基础情况（如图 3-1 所示） ，对本车站主要的风险源汇总并分级，情况如表 3.1 所示。 图 3-1 车站风险源位置图 表 3.1 车站主要风险源汇总表 序号 风险源名称 风险源等级 位置 风险源基本状况描述 （含风险源状况、风险源与轨道工程关系状况、地质情况等） 车站
7、主体 车站附属 1 车站主体结构基坑及外挂结构基坑西北侧建筑物上海红心器具有限公司 一级 主体西端头井、外挂基坑西北角 综合楼，五层框架建筑，无地下室，片筏基础、十字交叉带形基础，基础底标高 2.53.0m，平面尺寸约 36m83m，距主体基坑西端头井约 16.2m，距外挂基坑西北角约4.7m。 2 车站 2 号出入口通道顶管出发井南侧电力隧道 一级 通道顶管出发井 直径 3000mm，隧道内底标高-9.1-8.8m，距离工作井基坑约6.0m。 3 车站外挂结构基坑东北侧建筑物邮通公司厂房 二级 外挂基坑东北侧 1 层混凝土厂房，内部结构及基础形式不详，平面尺寸约60m100m，距外挂结构基坑
8、北侧约 9.6618.21m。 4 车站外挂结构基坑东侧洋泾港驳岸 二级 外挂基坑东侧 驳岸基础采用 200200 预制方桩，桩长为 7.0m，桩底标高为-5.0m，距离外挂基坑约 14.0m。 4 风险源保护措施 （1）上海红心器具有限公司建筑楼 五层框架综合建筑楼，片筏基础、十字交叉带形基础，基础底标高2.53.0m，距离外挂附属基坑西北角 4.7m。为把基坑开挖对其影响降低到最小，主要采取以下设计措施： a）加强围护结构，采用 800mm 厚地下连续墙作为围护结构； b）采用三道砼支撑和两道临时钢支撑组合的混合支撑体系来减少基坑开挖时产生位移变形； c）采用满堂地基加固，尽量减少基坑开挖
9、引起的地表沉降变形； d）在建筑楼地基处预留注浆口，如发现变形过大，则进行注浆加固；e）采取信息化施工，加强对建筑楼的监测，实时更新监测数据并及时反馈。 （2）电力隧道 直径 3000mm，隧道内底标高-9.1-8.8m，距离顶管工作井基坑最小5.63m。为保证电力隧道安全，基坑设计采取以下措施： a）本顶管工作井基坑安全等级为一级，根据上海基坑工程技术规范 （DGJ08-61-2010）及申通上海城市轨道交通工程技术标准 ，须满足地面最大沉降量及围护结构水平控制相关要求，地面最大沉降量0.1%H，围护结构最大水平位移0.14%H； b）加强对电力隧道进行变形监测，并且及时反馈，实施信息化施工
10、；c）建议由相关单位明确电力隧道保护要求。 （3）邮通公司厂房 1 层混凝土厂房，内部结构及基础形式不详，距外挂结构基坑北侧约9.6618.21m。为保证厂房安全，对厂房和基坑围护结构的变形进行监测，另在厂房地基处预留注浆孔，如监测发现其地基基础变形过大，则进行注浆加固。 （4）洋泾港驳岸 驳岸基础采用 200200 预制方桩，桩长为 7.0m，桩底标高为-5.0m，距离外挂基坑约 14.0m。为保证驳岸基础安全，围护结构采用 800钻孔灌注桩+三排 850 三轴搅拌桩，对驳岸基础和基坑围护结构的变形进行监测，以及在驳岸基础处预留注浆孔，如监测发现基础变形过大，则进行注浆加固。 5 风险源施工
11、影响预估及评价 根据风险源结构类型、保护级别、风险源与新建轨道交通的位置关系、风险源所处环境影响区的地质特点及施工工法等因素，并结合上海软土地区的工程经验，对车站重要风险源在施工期间产生的影响进行预估及评价。 5.1 预估分析理论 为合理反映基坑开挖卸载对周边环境产生的附加变形影响，采用二维弹塑性有限元分析方法，以模拟基坑体系非线性变形下的坑周地层应力场和位移场。 建模范围为车站周围约 50m 空间范围内的土体，根据以往工程经验和实测数据，以及此工程的规模，此范围已基本满足模拟土体的空间半无限体特性。围护和支撑结构均采用弹塑性 BEAM 单元模式来模拟。BEAM单元为三节点平面单元，弹塑性模式
12、可以较好的模拟结构非线性力学特性。土体采用十五节点平面单元及硬化土（HS）材料模式来模拟。HS 材料模式是一个可以模拟包括软土和硬土在内的不同类型的土体行为的先进模型，具有模拟塑性、徐变、膨胀、应力强化、大变形和大应变的能力。 部分计算参数由以往同类工程实测数据反分析求得。 计算分析通过分荷载步求解来模拟施工工况，通过单元的“激活和冻结”手段来模拟土体开挖和结构浇筑。 5.2 风险源施工影响分析评价 （1）上海红心器具有限公司建筑楼 经有限元计算分析，车站基坑开挖对相建筑楼产生的附加变形影响的计算结果如下： 图 5-1 水平位移等值云图 图 5-2 竖向位移等值云图 根据计算结果，车站基坑开挖
13、对风险源 1 产生的最大水平位移为7.1mm，最大竖向位移为 9mm。因此，只要严格按照设计方案精心施工，能确保基坑周边建筑物的安全。 （2）车站南侧电力隧道 经有限元计算分析，车站基坑开挖对电力隧道产生的附加变形影响的计算结果如下： 图 5-3 水平位移等值云图 图 5-4 竖向位移等值云图 根据计算结果，车站基坑开挖对电力隧道产生的最大水平位移为7.1mm，最大竖向位移为 9mm。因此，只要严格按照设计方案精心施工，能确保基坑周边建筑物的安全。 （3）邮通公司厂房 经计算分析，车站基坑开挖引起周边地表变形的计算结果如下： 图 5-5 地表沉降曲线图 根据计算结果，车站基坑开挖引起邮通公司厂
14、房的最大沉降位移为约 10mm。因此，只要严格按照设计方案精心施工，能保证厂房变形在可控范围内。 6、风险源施工监测 6.1 风险工程变形控制指标 建（构）筑物监控量测控制指标根据建(构)筑物重要性等级,控制指标应包括允许沉降控制值、差异沉降控制值和位移最大速率控制值，对高耸建（构）物还应包括倾斜控制值。 根据控制指标参考值初步选定上海红心器具有限公司综合楼和电力隧道按重要性等级进行变形控制；邮通公司厂房和洋泾港驳岸按重要性等级进行变形控制，相应变形控制指标见表 6-1。 表 6-1 建(构)筑物控制指标参考值表 重要性等级 允许沉降控制值（mm） 差异沉降控制值（mm） 位移最大速度控制（m
15、m/d） 倾斜控制值 15 5 1 0.002 20 8 1.5 30 10 2 注:差异沉降指测点之间的差值,测点间距一般为 20m, 倾斜指基础倾斜方向建筑物的整体沉降差与其基础长度的比值。 为保证周边环境安全和施工安全，应进行必要的施工监测，并定期向业主、设计、 6.2 风险源工程监控量测 施工和监理提供监测资料。当监测显示有不正常情况时，应立即向业主、设计、施工和监理报告。施工监测应实行预警、警戒、极限三级管理，与车站基坑施工监测紧密结合，采用信息化监测手段，保证基坑施工的顺利进行。 7、 结论 通过计算分析，确定风险源的各项风险指标，采取因地制宜的方法合理进行风险源的工程设计，把风险
16、降低到可控范围内，保证项目施工的顺利进行 参考文献： 1 GB 50157?2003 地铁设计规范S北京：中国 计划出版社，2003：50-55 2 DGJ08-61-2010 上海市标准基坑工程技术规范S上海，2010 3 刘国彬，王卫东.基坑工程手册M.北京， 2009。 4 李凤伟,杜修力等.明挖地铁车站施工风险源 辨识 2009 中国城市地下空间开发高峰论坛论 文集 （C） 2009 5 李景龙,李术才,李树忱. 地下工程的风险分析研究 地下空间与工程学报(J) 2008:05 6 池洪军.地铁车站安全风险分析.山西建筑J.2011:17 7 齐超.地铁车站建设风险分析及对策. 作者简介： 娄霜（1979- ） ，女，安徽交通职业技术学院，讲师，合肥工业大学在职研究生，主要从事交通土建工程教学和科研工作。
