宁波站主体基坑为国铁南北换乘大厅基坑与地铁车站基坑共建,为“坑中坑”形式,分两级开挖,同时采用了分级放坡、钻孔灌注桩+止水帷幕以及地下连续墙围护形式,施工工艺复杂。本项目主体基坑一次性开挖面积约 17000m2,设 3 层地下室,其中站房换乘大厅基坑开挖深度约10.15m,地铁车站基坑开挖深度约 20.7~23.7m,建设场地内存在深厚的软弱土层,基坑开挖深度影响范围内第②1 层灰色淤泥质粘土、②2 层及 3 层灰色淤泥质粉质粘土、④1 层灰色淤泥质粘土和④2层灰色粘土均为高含水量、高压缩性、低强度的软弱淤泥质土和粘土,具有较明显触变及流变特性,受扰动后强度降低较大,同时大体量的土体一次性开挖卸载将对周边环境造成较大影响。
在基坑方案设计过程中,拟定了两种临时铁路便桥设计方案进行比选:传统铁路便桥方案。桥墩采用现浇大直径灌注桩,桥面则采用工厂化生产的钢结构梁板。优点是安装、拆除方便,快速,工程造价相对较低。但存在以下缺点:① 本工程中桥梁墩柱高约 24m,桥梁横向振动和稳定问题较难解决,目前铁路工程中通常仅在桥柱高度≤10m 的情况下使用;② 采用此便桥方案,通过桥梁的列车时速需控制在 45km/h以内,不能满足运营的要求;③ 桥梁墩柱(桩)穿过主体结构底板,浇筑底板混凝土时防水很难处理,成为工程质量的隐患。
组合式便桥车桥耦合振动响应分析研究,采用有限元程序MIDAS 和车桥耦合振动分析软件VBC 分别建立桥梁结构模型和运行车辆模型,采用模态叠加法建立车辆和桥梁结构的运动微分方程,进行车桥耦合计算。计算模型考虑了便桥墩柱的高度和刚度随着基坑开挖深度不断变化情况,建立了开挖层土方和开挖到坑底两种施工工况下的桥梁结构模型,进行对比分析计算。每个施工工况均考虑了不同的车型和车速工况的组合。分析表明,基坑土方开挖到底的施工工况是便桥结构的不利受力工况,以下的便桥振动分析均基于此施工工况进行计算分析。