随着城市地下空间的进一步开发,大城市轨道交通路网的规划和建设中,新建地铁穿越既有地铁隧道和车站是不可避免的问题,其近距施工时相互影响非常复杂。如何把这些影响降到最低限度,既能保证新结构物的施工顺利进行,又能保证既有线路安全、正常运营,寻求一种安全、合理、经济的施工方法就成为一项重要的课题。 浅埋暗挖地铁车站穿越既有地铁隧道施工地表沉降及既有线的变形的控制对施工及运营安全具有重要意义。地表沉降被普遍认为是由于地层损失引起的,暗挖法地铁隧道施工是在岩土体内部进行的,隧道施工将不可避免地扰动地下岩土体,破坏原有的平衡状态,引起地层变形。变形达到一定程度时,将会对地面建筑物和生态环境造成破坏,甚至会危及人民财产及生命安全。因此,对隧道施工过程中的地表沉降进行深入研究,探求不同区域、不同地层中地表沉降变化的基本特性和规律,论证地层变形的机理,进而提出合理可靠的预测方法和控制措施,对地铁隧道的设计、施工和安全运营有十分重要的意义。 本文以北京地铁四号线西单站上穿既有地铁1＃线隧道、下穿长安街施工为研究对象,主要研究地铁车站施工开挖对既有1＃线及地表的影响,得出不同开挖方式及支护方式下地铁车站施工开挖引起的既有隧道及地表位移和变形规律,对影响位移和变形的因素进行分析。在详细研究该区工程地质条件和地铁设计参数的基础上,采用FLAC3D工程分析软件对地铁开挖过程及其引发的地表、拱顶及既有隧道的变形规律进行了数值模拟分析,优化开挖施工方案,模拟动态施工过程,总结出不同开挖方式和支护方式引起的地表和既有隧道的位移变形规律。 同时结合地铁暗挖车站施工对下穿既有运营隧道的保护,讨论在施工中采取综合保护措施对既有地铁隧道隆起变形的控制。分析影响既有运营隧道卸载变形以及地面沉降的主要因素,提出了系统性的保护措施,希望能对类似工程的设计和施工参考。并在此基础上,进一步对现有的施工参数方案进行优化,合理设计隧道开挖步序,对施工中的监控量测提出建议,指导地铁安全施工,并确保运营地铁隧道的安全。