Impact Analysis of Foundation Pit Excavation Near the Existing Metro Station Auxiliary Structure
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摘要: 邻近地铁车站附属进行深基坑施工将会对车站附属结构及地铁运营安全产生影响。以石家庄天河城市下沉广场深基坑施工为背景，通过划分不同的施工阶段，采用MIDAS软件模拟分析该项目施工对邻近车站附属水平及竖向位移的影响，并与监测结果进行对比分析。同时将计算位移叠加至附属结构上验算其配筋及裂缝。结果表明，随着下沉广场施工，车站附属将产生水平及竖向位移，开挖至基坑底部时附属结构的位移最大，附属结构主要以竖向位移为主。通过对既有附属结构进行位移叠加验算后，附属结构配筋、裂缝均满足规范要求。通过模拟计算结果与实际监测结果对比分析，得出各施工工况下附属结构的计算结果与实测结果变形规律大体一致，证明数值模拟计算结果合理可行。Abstract: The foundation pit excavation near the existing metro station auxiliary structure is expected to have impact on the metro station auxiliary structure and the safe operation. Taking the construction of the deep foundation pit of a Sunken Plaza in Shijiazhuang as the background, by dividing different construction stages, MIDAS software was used to simulate and analyze the impact of the construction on the horizontal and vertical displacements attached to the neighboring stations, and the results were compared with the monitoring results. The calculated displacement is superimposed on the interval tunnel to check its reinforcement and cracks. The results show that: with the construction of the sunken square, the metro station auxiliary structure will produce horizontal and vertical displacement. The displacement of the metro station auxiliary structure reaches the maximum when the excavation reaches the bottom of the foundation pit, and the vertical displacement is mainly. After checking the displacement superposition of the metro station auxiliary structure, the reinforcement and cracks of the interval tunnel meet the requirements of the specification. By comparing the calculated results with the measured results, the deformation law of the calculated results and the measured results under various construction conditions is generally consistent, which proves that the numerical simulation results are reasonable and feasible.
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表 1 土体物理力学参数
序号 土层名称 厚度/m 重度
γ/（kN·m−3）黏聚力
c/kPa内摩擦角
φ/（°）压缩模量
Es/MPa① 杂填土 1.80 20.0 5 5.00 4.0 ② 粉土 6.80 18.0 16 19.60 7.2 ③ 细砂 2.00 18.3 0 26.00 15 ④ 中砂 4.00 20.0 0 28.00 20 ⑤ 黏性土 3.20 20.0 26.4 16.20 4.6 ⑥ 细砂 7.40 18.5 0 28.00 25 ⑦ 中砂 8.80 20.0 0 30.00 30 ⑧ 卵石 2.9 21.5 0 38 35 ⑨ 卵石 1.4 21.5 0 38 40 
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表 2 混凝土物理力学参数
名称 材料 密度
/(kg·m−3)弹性模量
/MPa泊松比 建筑物 构件 围护结构 围护桩 C30混凝土 2500 28000 0.2 锚索 7-ϕ5 mm钢铰线1860级 7860 195000 0.26 附属结构 墙板 C40混凝土 2500 32500 0.2
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表 3 计算模拟工况及施工时间
施工
步骤模拟施工阶段说明 开始时间 结束时间 初始
工况车站附属结构施工完成，下沉广
场基坑围护桩及冠梁施作完成2020-10-01 2020-10-31 工况一 下沉广场基坑开挖至距地表
7.8 m处，施作第一道锚索2020-11-01 2020-11-15 工况二 下沉广场基坑继续开挖6 m处，
施作第二、三道锚索2020-11-16 2020-11-30 工况三 下沉广场基坑开挖至基坑底部，
施作第四—六道锚索2020-12-01 2020-12-20 工况四 施作下沉广场地下结构 2020-12-21 2021-03-14 工况五 施作下沉广场地上结构 2021-03-15 2022-02-15
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表 5 既有地铁车站附属结构变形控制值
监测项目 预警值/mm 累计控制值/mm 变形速率/(mm·d–1) 沉降 2.5 5 1 差异沉降 0.5 1.0 裂缝宽度 >0.1 0.2 横向变形 0.5 1.0
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表 6 结构配筋计算表
截面位置 工况组合 正常
工况叠加竖向
位移工况配筋 底板
配筋
是否
满足裂缝
验算
结果基本组合 底板
支座M/（kN·m） 544 512 
满足 满足 V/kN 352 298 底板
跨中M/（kN·m） 288 265 满足 满足 V/kN 0 0
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表 7 实际监测数据表
日期（年-月-日） 水平位移值/mm 竖向位移值/mm 2020-10-31 0.55 2.94 2020-11-15 0.75 3.71 2020-11-30 0.90 4.26 2021-03-14 0.82 3.83 2022-02-15 0.60 3.38
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图(12) / 表(7)
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