换乘站施工破除既有车站结构的力学分析.pdf

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1、器隧道与地下工程TunneI&UndergrOundEngineering换乘站施工破除既有车站结构的力学分析张长泰(北京市市政工程设计研究总院，北京100082)摘要：随着轨道交通线网的加密，换乘车站已成为地下结构设计的发展趋势，但随之而来的问题就是如何对没有预留换乘条件的既有线车站进行破除改造。以北京某换乘站为例，采用有限元分析程序对破除既有侧墙方案进行理论分析，同时，在施工过程中对既有车站的结构墙体变形进行了监测，并将两者进行对比分析。研究结果表明．采取分段破除墙体并及时架设支撑对既有结构内力及变形控制是有效的。关键词：

2、换乘车站；既有线破除；力学分析中图分类号：U457．6文献标志码：B文章编号：1009—7767(2014)01一0090—03MechaIlicalAnalysisofE】

3、【istingStructureRemoValforTransfbrStationCOnstructionZhangChan殍ai随着经济的不断发展，我国城市轨道交通工程建设的步伐逐渐加快．地下空间利用率越来越高⋯。轨道交通线网的进一步加密．使得新建地下车站与既有线车站衔接并形成整体成为换乘车站设计的一个重要内容。由于轨道交通线网规划研究上的缺陷，导致部

4、分既有线车站并没有预留换乘条件，而新建车站时就不得不对既有线车站进行局部破除改造【2】。改造过程中，势必会改变既有车站局部结构的受力状态，因此，要保证既有线结构安全．就必须在施工过程中完成结构受力体系的转换与协调，并加强施工监测。笔者在实际工程施工中，对破除既有线侧墙方案建立了三维模型进行理论分析，并将计算结果与施工前既有线车站的受力状态进行比较，以确定既有线车站原来的配筋是否满足开洞后受力要求，同时对施工阶段的监测数据进行分析，最终验证了该施工方案是切实可行的。1工程概况新建地铁车站为双柱三跨双层结构，位于道路正下方，南北向

5、布置，周边为重要建筑物，道路交通较繁忙，需采用PBA逆筑法施工，与东西走向的既有地铁车站形成T型换乘．且采用通道换乘。既有地铁车站也是拱顶三跨双柱双层结构，未预留换乘条件，因此需在车站负一层侧墙中部开2个6．5m×3．9m的洞口，洞90啼荭焱求2014No．1(JQn．)VoI．32口间距离9m。破除既有车站墙体前。换乘通道的二衬结构应浇筑至既有车站侧墙边。侧墙分块切割时采用水钻切割工艺。且按先短边后长边及设计顺序进行切割。既有车站墙体破除的主要施工步序为：1)分段破除既有车站开洞范围两侧部分墙体，保留洞口中间部分墙体；2)施

6、做两侧边柱及顶梁，预埋侧墙钢筋接驳器，并在既有站边墙位置架设临时竖撑，待边柱及顶梁混凝土达到设计强度后，破除既有车站开洞范围中间部分墙体；3)施做洞口中部拱顶防水及混凝土，待混凝土强度达到设计强度后，拆除临时支撑。侧墙开洞施工步序见图1。2内力分析利用MIDISCIVIL有限元分析软件建立三维计算模型，分别对侧墙开洞前使用工况、施工中工况以及开洞后永久使用工况进行了分析．并将3种工况的内力进行对比分析。该三维模型及各阶段有效应力见图2～5。该工程只选择了洞口周边单位的内力进行了计算。根据计算结果可知。侧墙开洞施工阶段结构内力变

7、化不大。经核算，原有车站结构断面配筋满足施工阶段的受力要求。说明侧墙开洞施工方案是合理可行的。侧墙开洞后使用阶段的内力与开洞前的结构内力厂缓～＼既有站中板面＼／j竺!^!竺土竺!≯第一步：分段破除既有车站开洞范围两侧部分墙体，保留洞口中问部分墙体。第二步：在既有车站开洞范围中楼板上洞u两侧边柱位置进行边柱植筋。隧道与地下工程器Tunnel＆UndergroundEng；neerIng预留抗剪槽125铜支撑既有站中板面第三步：施做洞口边墙防水，浇注边柱和顶粱预埋侧墙钢筋接驳器，并在既有站边墙位置架设临时竖撑。第四步：侧墙混凝土达

8、到设计强度后，破除第五步：施做洞口中部拱顶防水及混凝土，待混凝第六步：从洞口进洞，破除既有车站初期支护、既有车站开洞范围中间部分墙体。土强度达到设计强度后，拆除临时支撑。边桩及换乘通道封堵初支结构，与换乘通道初期支护及二次衬砌相接。图l侧墙开洞施工步序图图2既有线车站开洞i维计算模型图4侧墙开洞施工阶段有效应力图●相比，增大较多，通过加强洞边环梁配筋也可满足受力要求。图3侧墙开洞前使用阶段有效应力图图5侧墙开洞后永久使用阶段有效应力图#P，#“一‘；L3施工监测分析施工过程中仅对洞口上方及周边墙体布置了沉降2014卑第1期(1

9、一)第32卷啼荭技术91f_l引引lo—掰，，，一■器隧道与地下工程Tunnel&UndergrOundEngineering观测点，未布置内力监测点。站内沿换乘通道中线向东西两侧布置3个车站主测断面．其间距3m。施工现场监测标准及频率见表1。表1现场监测标准及频率表监测对象