摘　要：廣州地鐵三號線(xiàn)與地鐵一號線(xiàn)在體育西路站形成立體交叉，三號線(xiàn)的地下三層車(chē)站結構穿越一號線(xiàn)的地下二層車(chē)站結構。實(shí)施此項工程既要確保一號線(xiàn)的安全、正常運營(yíng)，又要確保三號線(xiàn)車(chē)站施工的順利進(jìn)行，文章針對采用不同節點(diǎn)結構形式對既有一號線(xiàn)體育西路站的影響進(jìn)行了比較和探討，并對設計方案進(jìn)行了技術(shù)分析。

　　關(guān)鍵詞：地鐵車(chē)站　立體交叉　設計方案　影響分析

　　1、概　述

　　1.1 工程概況廣州地鐵三號線(xiàn)體育西路站位于廣州市體育西路與天河南一路所在的“Ｔ”字路口，埋置于體育西路道路正下方，穿越沿天河南一路行進(jìn)的地鐵一號線(xiàn)。體育西路現路面寬26ｍ，規劃路面寬60ｍ，車(chē)站所處的地形較平坦，地面高程為9.57～10.61ｍ，車(chē)站兩側大部分為多層和高層建筑物。車(chē)站所在地段地下管線(xiàn)密集，鉆孔揭露的巖層自上而下有：人工填土層（Ｑｍｌ4）、砂層（Ｑａｌ+ｐｌ3）、沖-洪積土層（Ｑａｌ+ｐｌ3）、河湖相沉積土層（Ｑａｌ3）、殘積土層（Ｑｅｌ）、巖石全風(fēng)化帶、巖石強風(fēng)化帶、巖石中等風(fēng)化帶、巖石微風(fēng)化帶。

　　1.2 一號線(xiàn)體育西路站結構現狀一號線(xiàn)體育西路站主體結構于1997年9月竣工，車(chē)站設計為13ｍ島式站臺、雙層三跨結構。車(chē)站頂覆土約1.8ｍ，底板埋深約14ｍ。結構構件厚度為頂、底板800ｍｍ、中板400ｍｍ、側墻700ｍｍ， 公共區中柱為��900的鋼筋混凝土圓柱。該站采用全包防水，外側圍護結構為1200ｍｍ的圓形人工挖孔樁，車(chē)站結構僅在站廳層西端南側預留了與原規劃輕軌換乘連接的條件，原設計中未考慮現三號線(xiàn)車(chē)站。

　　1.3 兩地下車(chē)站的相互關(guān)系廣州地鐵三號線(xiàn)與地鐵一號線(xiàn)在體育西路站形成立體交叉，三號線(xiàn)的地下三層車(chē)站結構穿越一號線(xiàn)的地下二層車(chē)站結構。當三號線(xiàn)穿越既有的地鐵一號線(xiàn)時(shí)，三號線(xiàn)主體結構的一部分將利用一號線(xiàn)既有的地下一、二層車(chē)站結構作為三號線(xiàn)的地下一、二層，而三號線(xiàn)的地下三層則從一號線(xiàn)兩側明挖的基坑中由一號線(xiàn)站臺層下部土體中以暗挖隧道的方式穿過(guò)。

　　 2、車(chē)站使用功能對結構工程的特殊要求

　　工程難點(diǎn)根據三號線(xiàn)車(chē)站與一號線(xiàn)車(chē)站的換乘要求，本站三號線(xiàn)與一號線(xiàn)在體育西路站采用站廳換乘方式，并將三號線(xiàn)和一號線(xiàn)車(chē)站的站廳連成整體。在三號線(xiàn)體育西路站設計和施工時(shí)，如何保證一號線(xiàn)體育西路站的正常運營(yíng)和結構安全，成為有關(guān)各方關(guān)注的重點(diǎn)，也是本工程是否取得成功的關(guān)鍵。根據一號線(xiàn)車(chē)站的結構型式、受力特點(diǎn)和一號線(xiàn)車(chē)站底板下的地質(zhì)情況，主要針對以下三種方案進(jìn)行了綜合研究。

　�。�1）方案一：為了最大限度地減小三號線(xiàn)車(chē)站的埋深，設計時(shí)將節點(diǎn)部分三號線(xiàn)的站臺層頂板從一號線(xiàn)車(chē)站底板下緊貼底面通過(guò)，節點(diǎn)部分三號線(xiàn)結構采用矩形框架結構，施工時(shí)采用蓋挖法通過(guò)。

　�。�2）方案二：節點(diǎn)部分三號線(xiàn)結構設計和施工方案同方案一，但為了盡量減少節點(diǎn)部分三號線(xiàn)結構施工對一號線(xiàn)車(chē)站結構的影響，在節點(diǎn)三號線(xiàn)結構頂板和一號線(xiàn)車(chē)站底板之間保留一定厚度的土體，以便于對節點(diǎn)三號線(xiàn)結構采用超前長(cháng)管棚支護，從而保護一號線(xiàn)底板，為施工創(chuàng )造有利條件。

　�。�3）方案三：由于前兩個(gè)方案的節點(diǎn)部分三號線(xiàn)結構均采用矩形框架結構，其受力和變形均不十分有利，進(jìn)而影響一號線(xiàn)車(chē)站結構的受力和變形。因此，方案三在方案二的基礎上對節點(diǎn)三號線(xiàn)結構形式進(jìn)行了改進(jìn)，即采用了拱型結構。

　　方案三斷面形式比其余兩種斷面形式在結構受力和減小地面及結構底板的下沉方面具有優(yōu)勢；夾土體的存在一方面可減少暗挖隧道開(kāi)挖引起的一號線(xiàn)沉降，另一方面可以使一號線(xiàn)站臺層的底板和三號線(xiàn)二次襯砌承受靜水壓力，抵消一部分站廳層和站臺層的豎向荷載，同時(shí)對改善車(chē)站結構的受力狀態(tài)有利。因此選用方案三作為實(shí)施方案，其節點(diǎn)結構設計處理也按照此方案進(jìn)行。

　　3 關(guān)鍵技術(shù)—節點(diǎn)結構設計處理

　　3.1 主要設計思路及模型的確立地鐵三號線(xiàn)的地下三層車(chē)站結構穿越一號線(xiàn)的地下二層車(chē)站結構，一號線(xiàn)底板與三號線(xiàn)暗挖隧道襯砌外側之間的夾土體厚度為0.8ｍ，鑒于該車(chē)站節點(diǎn)所處的特殊位置和工程特點(diǎn)，必須對車(chē)站的開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行計算和分析。

　　開(kāi)挖過(guò)程的模擬計算采用彈塑性三維有限元的地層與結構共同作用模型，其結構尺寸為：沿一號線(xiàn)縱向長(cháng)為88ｍ，沿三號線(xiàn)縱向長(cháng)為85ｍ，從地表到計算的下部邊界為40ｍ，總共劃分有15萬(wàn)個(gè)有限單元。

　　在有限元模型當中，車(chē)站主體結構的頂板、中板、底板以及側墻均采用殼體單元，車(chē)站建筑結構的立柱和縱梁均采用三維梁?jiǎn)卧�，�?chē)站周?chē)�的土體采用實(shí)體等參單元。三號線(xiàn)暗挖隧道的初期支護亦采用實(shí)體單元，二次襯砌和臨時(shí)支護均采用三維殼體單元。結構計算時(shí)，依據該地段工程地質(zhì)條件將地層劃分為6層，有限元計算模型如圖4所示。

　　3.2 理論計算分析根椐地鐵三號線(xiàn)穿越既有一號線(xiàn)體育西路車(chē)站處節點(diǎn)處理的工序，對節點(diǎn)部分結構做了以下5個(gè)工況的仿真計算。

　�、� 工況1：未施做三號線(xiàn)車(chē)站，一號線(xiàn)正常運營(yíng)時(shí)車(chē)站結構的內力及變形情況，同時(shí)考慮地下靜水壓力對一號線(xiàn)結構的影響。

　�、� 工況2：開(kāi)挖一號線(xiàn)兩側的三號線(xiàn)車(chē)站基坑，并降低地下水位。分析降低地下水位對一號線(xiàn)車(chē)站結構的影響。

　�、� 工況3：節點(diǎn)段三號線(xiàn)暗挖隧道在開(kāi)挖期間，按施工步驟分步開(kāi)挖完土體、架設臨時(shí)橫撐和鋼支撐、施作隧道初期支護對一號線(xiàn)車(chē)站結構的影響。

　�、� 工況4：施做節點(diǎn)段三號線(xiàn)暗挖隧道的二次襯砌，并逐步拆除臨時(shí)支護。分析此時(shí)一號線(xiàn)車(chē)站結構的變形和內力。

　�、�  工況5：節點(diǎn)段三號線(xiàn)隧道襯砌完成后，破除一號線(xiàn)車(chē)站地下一層頂板與中板之間的部分側墻時(shí)，對一號線(xiàn)車(chē)站結構的影響。

　　通過(guò)對體育西路站一、三號線(xiàn)車(chē)站節點(diǎn)處理的計算．

　　3.3 輔助工程措施通過(guò)對以上節點(diǎn)處理方案的三維有限元計算模型及結果的分析，并結合基本工法和本工程的特點(diǎn)，采取了以下輔助工程措施來(lái)確保一號線(xiàn)結構的安全和正常運營(yíng)，并確保三號線(xiàn)車(chē)站施工的順利進(jìn)行。

　�。�1） 長(cháng)管棚注漿加固：由于一號線(xiàn)底板與三號線(xiàn)暗挖隧道襯砌外側之間存在厚度為0.8ｍ的夾土體，因此，施工前對夾土體進(jìn)行長(cháng)管棚注漿加固，以減小施工（爆破）對一號線(xiàn)結構的的震動(dòng)影響以及一號線(xiàn)運營(yíng)中列車(chē)制動(dòng)時(shí)對三號線(xiàn)施工的影響。

　�。�2） 超前大管棚預支護：為有效地控制一號線(xiàn)車(chē)站底板的沉降和變形，加大暗挖隧道的支護強度，設計中對隧道采用大管棚超前支護，并在大管棚中施做鋼筋籠以加大管棚的剛度。

　�。�3） 加強初期支護：為減少對地表和一號線(xiàn)車(chē)站的沉降，加強了暗挖部分結構的初期支護。

　�。�4） 一號線(xiàn)車(chē)站底梁加固：在5種工況下，一號線(xiàn)車(chē)站頂板（梁）的受力滿(mǎn)足其原有的承載能力，僅在施工過(guò)程中采取必要的工程措施便可保證施工安全；但一號線(xiàn)車(chē)站底梁承受的彎矩較大，該彎矩值已超過(guò)一號線(xiàn)車(chē)站底梁的承載能力，在施工前需對一號線(xiàn)車(chē)站底梁進(jìn)行加固（加固措施可采用加型鋼或在梁頂面貼片處理），以確保三號線(xiàn)施工和一號線(xiàn)正常運營(yíng)的安全）。

　　3.4  工程實(shí)施情況三號線(xiàn)體育西路站于2003年年初開(kāi)工，目前節點(diǎn)南、北兩側主體明挖基坑施工已完成，并開(kāi)始澆筑車(chē)站中板及側墻結構；節點(diǎn)處下穿一號線(xiàn)車(chē)站的三號線(xiàn)暗挖段車(chē)站隧道導洞開(kāi)挖已完成15ｍ。車(chē)站隧道由于下半部圍巖堅硬，受爆破震速限制，施工進(jìn)展緩慢。根據施工監測反饋信息，一號線(xiàn)車(chē)站底板變形監測值在控制值之內，可保證施工安全。

　　4、結　論

　　廣州地鐵三號線(xiàn)與地鐵一號線(xiàn)在體育西路站形成立體交叉，經(jīng)過(guò)分析論證，穿越一號線(xiàn)車(chē)站的三號線(xiàn)節點(diǎn)結構斷面形式采用暗挖三連拱隧道，并在三號線(xiàn)車(chē)站站臺層與一號線(xiàn)底板之間保持一定厚度的夾土層。采用這種結構形式和施工方案，無(wú)論從結構受力、結構變形或是對一號線(xiàn)結構的影響等方面均有一定的優(yōu)勢。

　　上述5種工況分別代表體育西路車(chē)站節點(diǎn)在三號線(xiàn)施工過(guò)程中的典型工況，模擬了暗挖隧道的開(kāi)挖順序，獲得了主體結構的變形值和主要內力值。但由于節點(diǎn)的空間特性又使其變形和內力分析極為復雜，因此在設計中采用了有利于結構安全的輔助加強措施。在工程建設中，由于線(xiàn)網(wǎng)規劃的不斷調整及功能的需要，在原已建成線(xiàn)路上增設新節點(diǎn)車(chē)站成為必然的選擇。在這種情況下，優(yōu)化節點(diǎn)功能、確保既有車(chē)站及新建車(chē)站的安全非常重要。

　　參考文獻

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