1、浅论明挖车站周边环境风险控制摘要：以重庆轨道交通三号线郑家院子车站为研究对象，通过数值分析方法来准确预测车站施工所涉及的内容及其过程将会对周边环境造成何种影响，主要包括两点，一是附加变形值的大小，而是影响范围的大小。通过研究发现，采用适当的围护结构，或者相应的支撑布置，可以起到很好的变形控制效果。另外，结合实际需要选择和应用恰当的安全技术以及管理手段，对于车站的安全建设而言具有十分积极的意义。 关键词：明挖车站；周边环境；风险控制 中图分类号： U291 文献标识码： A 1.工程概况 重庆轨道交通三号线郑家院子车站采用岛式外形，地下 2 层，整体采用现浇框架这种常规结构，车站主体长度共计 1
2、62.50m，在标准段部分，宽度范围 20.86m-53.96m，车站顶板采用土壤覆盖，厚度范围 0.73-4.79m，底板埋置深度为 19.2m（均值） 。结合该车站的实际工程特点、地质情况以及相关环保要求，决定应用明挖法以完成车站主体部分的施工。该车站的详细地理位置见图 1。 图 1 重庆轨道交通三号线郑家院子车站位置 2.车站主体及附属基坑支护方案 结合该车站所处的周边环境、地质信息、水文条件以及具体的基坑深度要求，同时参考经济、技术等因素，来确定该车站主体所选用的围护结构，最终的围护结构为“地下连续墙（该部分共计 800m）+内支撑” 。在车站基坑工程正式动工之前，应对其侧壁进行相应安
3、全定级（本工程为 1 级） ，在此过程中，主要参考 3 个方面的因素：1）基坑附近建筑物等的实际分布以及重要程度；2）保证枢纽管线的基本功能不受影响1；3）参考相关技术标准或者行业规范，如建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012） 。该车站附近存在大量的建筑物，同时还存在管线密布的问题，所以，一方面要保证基坑外地面可能发生的最大沉降量符合相关标准，另一方面应将围护结构可能发生的最大水平位移限制在一定范围，具体信息如下：1）应将基坑外地面可能发生的最大沉降量控制在0.1%H 以下；2）应将围护结构可能发生的最大水平位移控制在 0.14%H 以下，同时不可超过 30mm（所谓 H 指的是本车站
4、基坑的实际开挖深度） 。为保证围护的可靠性，该车站还结合实际需要采用了相应的附属围护结构，其具体形式为“850600SMW 工法桩+内支撑” 2。 3.车站周边环境风险分析 3.1 车站周边建筑物及管线与基坑关系 1）在车站围护结构南侧有一所加油站。该加油站属于 2 层框架结构，具有独立基础，基础深度大约为 1.5m，和车站基坑主体围护结构之间的净距离为 9.6m；2）DN400 管系（属于污水管系） ，位于车站主体围护结构北侧 8.2m 位置，实际埋深 2m 左右；3）DN800 管系（属于雨水管系） ，位于车站主体围护结构北侧 6.3m 位置，实际埋深 2.2m 左右；4）DN500管系（
5、属于上水管系） ，位于车站主体围护结构北侧 4.9m 位置，实际埋深 1.3m 左右；5）DN219 管系（属于燃气管系） ，位于车站主体围护结构北侧 0.93m 位置，实际埋深 1.0m 左右。 图 2 某加油站和车站位置关系 图 3 管线和车站位置关系 3.2 有限元分析 借助摩尔库伦模型，对该车站基坑开挖施工所带来的影响(主要包括两点，一是对加油站的影响，二是对市政管线所带来的影响)展开相应的有限元分析。摩尔库伦模型，属于一款专门用于土体影响分析的模型，广泛应用于一些常规的土体开挖工程中，且取得了良好的效果3。 3.2.1 计算模型及参数 选择目标断面，并对其相关参数进行确定：1）基坑宽
6、度、深度分别为 53.03m、18.23m；2）围护结构部分应用“连续墙（长度共计 800mm）+混凝土支撑（共计 3 道） ”这种形式；3）市政管线共计 4 条，全部位于基坑北侧，均和基坑保持平行关系，且埋置在浅层地表（大约 1.5m） ，管径分别为 220mm（燃气管系） 、500mm（上水管系） 、800mm（雨水管系）和400mm（污水管系） ；4）位于管线外侧，且和车站基坑主体围护结构相距9.6m 位置有 1 所加油站，属于常见的 2 层框架结构，具有独立基础，基础深度大约为 1.5m4。 该车站基坑的具有一个较大的长宽比，具有十分明显且典型的平面效应。地下连续墙厚度为 0.8m，其
7、轴向刚度为 2.4E7kN,抗弯刚度为1.28E6kNm，至于混凝土支撑，则采用锚索这种方式予以模拟。建筑物板具有相当大的刚度，其上每层荷载均可按照 15Kpa 这一标准进行计算，屋顶荷载取值 10KPa。将所有管线均默认为圆形管线。 3.2.2 计算开挖过程 针对开挖过程进行计算时，选取基坑自上层开挖到底部开挖之间所遇到的最不利工况这种情形。所涉及的计算状态如下：1）结构物最终建成之后所具有的状态；2）对上步计算位移进行消零处理，获得基坑连续墙设置结束后的状态；3）当达到第 1 道支撑位置下方 0.5m 时的状态；4）对第 1 道支撑进行架设，且架设完成之后的状态；5）当达到第 2 道支撑位
8、置下方 0.5m 时的状态；6)对第 2 道支撑进行架设，且架设完成之后的状态；7）当达到第 3 道支撑位置下方 0.5m 时的状态；8）对第 3 道支撑进行架设，且架设完成之后的状态；9）整个基坑开挖得以最终完成的状态5。 3.3 风险评价 经计算得出：1）基坑深度将达到 18.01m；2）墙体水平位移将会达到 18.83mm，该值没有超过限值（即 0.14%H，也就是 25.214mm） ；3）地表沉降将会达到 17mm，该值没有超过限值（即 0.1%H，也就是 18.01mm） 。由上述结果可知，无论是墙体水平位移，又或者是地表沉降，全都符合规范要求，换而言之，风险处于可控状态。 对于加
9、油站而言，其框架结构基础最大位移距离为 5.7mm，另外，建筑物倾斜为 0.00036，且小于 0.004 这一标准，所以，该加油站的相关风险也处于可控状态。 图 4 基础两端位移差值曲线 4.工程风险处理 在基坑开挖时，应有效做好量测及其监控工作，然后基于监测结果开展相应的施工，量测要点如下：1）基坑；2）坑外土体；3）地下水；4）位于道路之下的一系列重要管线；5）附近建筑物等6。 在对基坑进行开挖之前，需要在其外侧阳角处做必要的加固处理（本工程中借助 850600 搅拌桩予以加固） 。不仅如此，遇到开挖施工导致的地层松散位置也应采取必要的注浆处理，以起到加固效果。 在正式施工前，不仅要制定
10、科学的施工风险预案，同时还应该建立健全针对性的应急抢险机制。另外，当监测数据发生异常时，应对其成因予以分析，并尽快解决。 当地下市政管线受基坑开挖影响而发生一定程度的变形时，应采用注浆加固这种方式来避免继续变形。 6.结论 对于地铁建设而言，深基坑部分的施工往往具有相对较高的风险系数，所以，对其风险展开细致的分析以及有效的控制是十分必要的。对地铁车站可能产生的环境风险展开相应的分析，这一工作通常需要在设计阶段进行，一方面应予以定性分析，另一方面应予以定量评价，二者有机结合，从而实现对地铁车站施工所带来的不利影响进行准确预测，然后基于预测结果制定相应的保障措施，从而保证施工的顺利进行、高效进行。
11、 参考文献： 1张勇.浅埋暗挖法施工地铁的地表沉降控制技术研究J.四川建筑.2009(04). 2张顶立,李鹏飞,侯艳娟,房倩.城市隧道开挖对地表建筑群的影响分析及其对策J.岩土工程学报.2010(02). 3贺美德,刘军,乐贵平,王梦恕,张顶立.盾构隧道近距离侧穿高层建筑的影响研究J.岩石力学与工程学报.2010(03). 4张成平,张顶立,王梦恕,李倩倩,刘胜春.城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制J.岩土力学.2010(S1). 5赵衍发,张顶立,李鹏飞,房倩,高亮.地铁车站大断面风道施工对地面建筑物的影响及控制J.北京交通大学学报.2010(04). 6陆莹,李启明,周志鹏.基于模糊贝叶斯网络的地铁运营安全风险预测J.东南大学学报(自然科学版).2010(05).
