(1)轨道高差(纵向)小于4ｍｍ/10ｍ;

(2)地铁结构绝对沉降量小于或等于20ｍｍ。

      所以,冻结施工、南线隧道穿越和北线隧道穿越施工都能满足要求。

      但是,换乘通道穿越引起的轨道变形最大值为-10.7ｍｍ,冻土融沉引起的轨道变形最大值为-13.4ｍｍ,最大轨道高差(纵向)分别为8.5ｍｍ/10ｍ和10.2ｍｍ/10ｍ。虽然满足规程的第二条要求,但是不满足第一条要求。必须采取如注浆、托换等加固措施降低轨道变形。

4.2 施工过程对地面高架影响分析

      地面高架对地面变形非常敏感。地面高架有四根立柱直接或接近于穿越段正上方,其坐标分别为Ｌ1(25,6,0),Ｌ2(25,15,0),Ｌ3(45,6,0),Ｌ4(45,15,0)位置。穿越段位置处于Ｘ=29～45ｍ之间。穿越施工必然导致高架立柱的垂直变形,从而影响上面高架正常运行。图7给出了Ｌ1～Ｌ4高架立柱在不同施工工况时的变形发展情况。图7中的工况1～5分别代表本文上面提到的冻胀变形～冻融变形5个工况,工况0代表施工前的情况,即竖直变形等于0。从图7可以看出,立柱Ｌ1、Ｌ2最大变形量分别为-5.1ｍｍ和-5.5ｍｍ,两根立柱差异沉降为0.4ｍｍ;立柱Ｌ3、Ｌ4最大变形量为-8.1ｍｍ和-7.9ｍｍ,两根立柱差异沉降为0.2ｍｍ。由于立柱Ｌ1、Ｌ2较Ｌ3、Ｌ4远离穿越段位置,所以它们受穿越施工的影响小一些,表现在图中的垂直沉降也较小。

4.3施工过程对一号线底板影响分析

      一号线底板紧贴着穿越段,因此受施工的影响最为直接。图8～13给出了穿越段底板在各个施工工况的垂直变形情况。为了方便讨论,我们分别把南线隧道穿越处底板、北线隧道穿越处底板、中间换乘通道穿越处底板分别称为南线底板、北线底板和中间底板。从底板变形随施工过程的变化可以看出,在初始变形(如图8)中,变形主要沿板的横向发生。变形最大的地方发生在南线底板范围内,大约是处于ｘ=25ｍ。这个位置正上方有两根高架立柱。所以这也是地面高架荷载通过高架立柱、地铁车站顶板横梁、地铁车站立柱层层往下传的结果。计算结果显示,南线底板承受大部分高架传来的荷载。由于冻土冻胀(如图9)的影响,一号线底板稍稍隆起,竖直沉降有所减少。随着南线隧道穿越施工(如图10),南线底板失去支承,竖直变形增大,变形幅度达到6ｍｍ,此时底板变形向纵向的发展。也就是说,原来的单向板在南线穿越隧道穿越后就开始接近于双向板的工作状态[5]。北线隧道穿越(如图11)使北线底板失去支承,底板变形增大。从图10、11可以看出,北线隧道穿越对南线底板的变形影响较小,而此时板的双向作用更为明显。中间换乘通道穿越后(如图12),整个穿越段底板出现很大的竖直变形,与初始变形相比,增幅达到13ｍｍ。在冻土冻融(如图13)后,这个变形趋势进一步扩大,最终底板变形增幅高达15ｍｍ。这么大的底板变形增幅,有可能造成底板的开裂甚至破坏,从而影响地铁一号线的正常运营。

5 结论和建议

(1)实施换乘通道施工和冻土融化施工时,地铁一号线上行线和下行线轨道会发生较大的变形,影响地铁一号线的正常运营。因此,在施工前,要合理地选择施工组织方案,采取有效措施降低变形。比如采用在施工中及时支撑和注浆加固措施。

(2)穿越段施工对地面高架的影响不大,立柱间的差异沉降也很小。

(3)穿越段底板在南线隧道穿越、北线隧道穿越、中间通道穿越以及冻土冻融时出现均较大的沉降变形,必须采取诸加固措施,如托换加固等等。

(4)通过有限元模拟分析,可预测结构中哪些部位变形过大,对周围环境影响较大,在施工时重点加强以上部位的监测,为监测方案的制定提供有益的参考。