中國電建西部科創中心建設項目涉地鐵19號線二期紅蓮村南站設計方案可行

2024年2月6日發(作者：陶行知六大解放)

項目簡介

中國電建西部科創中心建設項目位于成都市天府新區正興街道秦皇寺村三、四組，田家寺村四、五組。北側為天府七中，以西為城市候機樓，南側、東側為高端商業和總部辦公。項目北側為寧波路西段已建成、地鐵19號線紅蓮站預計將于2022年開通，西側為規劃道路（嘉州路），南側為規劃道路（崇德一路）。

地鐵19號線二期工程紅蓮村南站車站總長為430m，標準段寬度27.4m，有效站臺長度186m。基坑底寬度 27.4~33.1m，深度 22.1~26.0m。目前，成都軌道交通 19 號線二期工程已完成主體結構施工及頂板上部回填。

本項目規劃建筑高度不小于120米且不大于130米，裙房高度不宜大于21米，以辦公為主。本工程為地下三層結構，基坑深度約16.7m，且基坑北側為在建的地鐵19 號線，基坑施工安全是本工程的重中之重。

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地質概況

本項目擬建場地為淺丘地貌，該區域構造屬新華夏系第三沉降帶四川盆地西部，成都坳陷中部東側，處于北東走向的龍門山褶斷帶和龍泉山褶斷帶之間。對本工程有較大影響的蒲江—新津斷裂（即雙流隱伏斷裂）為晚更新世活動斷裂。

場地處于蘇碼頭背斜東南翼，場區周圍無斷層及構造破碎帶通過，巖層產狀

48°∠5°～8°。

場地抗震設防烈度為7度。

4

4 1

場地上覆第四系全新統人工填土層（Q ml)、第四系全新統坡殘積粉質粘土層（Q dl+el），下伏白堊系下統天馬山組（K t）粉砂巖、泥巖及粉砂質泥巖。

場地地下水類型屬第四系上層滯水和基巖裂隙水。

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基坑設計及與地鐵的空間關系

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基坑與地鐵關系

中國電建西部科創中心建設項目基坑深度約16.7m，與地鐵車站的水平凈距約5.0m。

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基坑支護方案簡述

基坑采用放坡開挖，本工程地下室北側相鄰地鐵線，在地下室二層設置地鐵接駁口，該側地下室邊界距地鐵側壁 2.5m。

圖 3-1 項目基坑與軌道交通19號線二期紅蓮村站平面關系圖

圖3-2 項目基坑與軌道交通19號線二期紅蓮村站剖面關系圖

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基坑地下水控制設計

擬建場地范圍內，地層從上到下依次為雜填土、素填土、粘土、粉質粘土、細砂、卵石層和砂質泥巖。地下水主要為：上層填土中的上層滯水、砂卵石層中的孔隙潛水及基巖裂隙水。擬建場地未有地表水體。

結合當地工程經驗，本著安全可靠、技術可行、經濟合理、施工可操作性等原則，本場地地下水控制采用“止水帷幕+管井降水+集水明排”方案。

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基坑開挖對軌道交通的影響分級

根據《城市軌道交通結構安全保護技術規范》（CJJ/T202）第3章和附錄A

相關條款，對城市軌道交通周邊外部作業進行影響等級的劃分，并根據分級制定對應的城市軌道交通的安全保護方案。

紅蓮村南站車站基坑深度約22.8m，與該基坑的水平距離約5.0m，相對凈距位于市一院站附屬D口基坑深度約11.3m，與該基坑的水平距離約8.6m，相對凈距位于小于0.5H之間，接近程度判斷為非常接近，地塊基坑采用明挖法施工，基坑開挖深度16.7m，外部作業工程影響區域范圍外側0.7h1范圍內，工程影響分區判定為強列影響區（A），按外部作業影響等級劃分表劃分為特級。

根據《城市軌道交通結構安全保護技術規范》（CJJ-T 202-2013），外部作業影響等級為特級、一級時應對城市軌道交通結構進行安全評估；當外部作業影響等級為二級時，宜進行安全評估。針對本工程特點，本次需對紅蓮村南站進行安全評估。亦即方案可行性分析。

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地塊數值計算

本次計算采用大型通用有限元分析軟件MIDAS，通過建立三維模型，分析本建設項目（后文統稱“地塊”）基坑開挖對既有地鐵19號線紅蓮村站的影響。

結合基坑開挖深度影響范圍、基坑及既有地鐵結構的空間尺寸，為避免尺寸效應對計算結果的不利影響，擬定模型 x 方向（垂直 19 號線方向）取 150m，y 方向（順 19 號線方向）取 80m，z 方向（深度方向）按實際地質情況取 85m。由于模型空間關系復雜，地層單元主要采用六面體，過渡地段采用四面體單元，

能夠得到較好的計算結果。模型中車站結構、車站圍護樁均以板單元模擬，基坑中圍護樁按抗彎剛度相等原則等效為板單元。

有限元數值計算分析模型如圖 6.1-1 所示，數值計算模型結構構件尺寸及物理力學參數如表 6.1-1 所示。

（a）有限元整體數值分析模型

（b）地塊基坑圍護結構與地鐵結構空間關系圖 圖 6.1-1 數值計算分析模型

表6.1-1 數值分析主要構件尺寸及力學參數

編號

件

構 尺寸（mm）

模擬單元

彈性模型參數

容重γ

（KN/m

3彈性模量 E

）（MN/m）

2泊松比

1

板

頂900

板單元

25

0

3000.2

02

底1000

板單元

25

30000

板

0

.20

3

墻

側800

板單元

25

0

3000.20

04

板

中400

板單元

25

0

3000.20

05

柱

800×1200

梁單元

25

0

3000.20

06

索

錨4 根 1×7

Φ15.2 鋼絞線

植入式桁架單元

25

0

3000.20

07

圍板單元

25

0

3000.20

0護樁

1）數值計算分析工況

紅蓮村站為既有結構，本文著重分析項目基坑工程開挖對紅蓮村站結構產生的影響。根據具體的施工階段，數值計算分為9個階段，每層按3m分層開挖，直至坑底。按不同施工階段進行有限元模型計算，圖 6.1-2 僅為典型示意。

開挖第六層土

圖6.1-2 施工階段有限元計算模型

2）初始模型計算分析

首先對數值計算分析模型進行初始分析，分析結果位移清零，并獲得既有地鐵結構初始內力值。

3）基坑開挖對地鐵結構影響的計算結果及分析

在獲得初始應力狀態后，后續的分步計算均建立在上一步計算結果的基礎上，得到各施工階段對應的增量。

通過對項目基坑從1~6步開挖后，車站結構水平位移、車站結構豎向位移、既有結構內力的數值計算分析，基坑開挖，既有結構有向基坑一側發生微小位移的趨勢，最大水平位移為 2.2mm。既有結構在開挖過程中有向上位移的趨勢，隨著開挖的進行，豎向位移逐漸增大，最大位移 3.9mm。既有結構內力變化較小。位移數值結果見表 6.2-1。

表 6.2-1 既有結構豎向、水平向位移

?

o

工況

豎向位移/mm

水平向位移/mm

第一步開挖

1.8（向下）

0.5（向基坑方向）

第二步開挖

2.8（向下）

0.6（向基坑方向）

第三步開挖

3.2（向下）

0.8（向基坑方向）

第四步開挖

3.4（向上）

1.3（向基坑方向）

第五步開挖

3.8（向上）

2.1（向基坑方向）

第六步開挖

3.9（向上）

2.2（向基坑方向）

綜上所述，車站構件受力變化幅度小，構件強度、裂縫均能滿足《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010 2015 版）要求。

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結論

根據中國電建西部科創中心建設項目基坑支護及降水設計文件、地勘報告等相關資料，采用有限元軟件計算并結合類似工程經驗判斷，該項目采取的設計方案基本可行。對該項目的數值模擬計算結果分析表明：既有結構有向基坑一側發生微小位移的趨勢，最大水平位移為 2.2mm；既有結構在開挖過程中有向上位移的趨勢。隨著開挖的進行，豎向位移逐漸增大，最大位移 3.9mm；既有結構內力變化較小。

經驗算，車站構件強度、裂縫均能滿足規范要求。

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