地鐵車站施工時地面立交橋保護方案探討

李建旺

(中國鐵建十六局集團地鐵工程有限公司，北京 100124)

伴隨著國民經濟的快速發展和城市化進程的加快，作為城市重要基礎設施的地鐵交通進入了快速發展建設的時期。地鐵工程一般會沿城市主干道選線，線路經常穿越繁華市區及大量立交橋、大型建筑物甚至文物保護性建筑物。在地鐵修建過程中如何既保證周邊建筑物的安全又不影響地面交通秩序是設計與施工所面臨的重要問題。本文將以北京地鐵8號線安華橋車站施工為例，介紹一套在地鐵車站施工時對鄰近建筑物的安全保護方案。

1 工程概況

地鐵安華橋站位于鼓樓外大街、北辰路與北三環交叉路口的安華橋西側，橫跨北三環中路，車站呈南北向布置。安華橋為長條苜蓿葉式互通性立交橋，橋梁呈南北向上跨北三環，橋梁總長為57.5m，總寬為48.0m。橋梁結構布置為4孔預應力混凝土簡支梁，下部結構為后張預應力混凝土組合式T型墩和現澆條形T墩基礎及重力式橋臺，基礎為擴大基礎，墩臺支座均采用橡膠支座。

安華橋基礎埋深2.4 m，車站暗挖外輪廓距橋基水平距離為5.25m，車站拱頂與橋基垂直距離為10.41 m，安華橋為本地鐵車站施工特級風險源。隧道拱頂位于粉細砂層中，拱腰上半段位于粉土層中，拱腰下半段及拱底位于粉細砂層中，主要受粉細砂層、粉土層中間滯留水影響。橋基與隧道位置關系如圖1所示。

圖1 橋基與隧道位置關系(單位:mm)

2 變形控制指標

根據《北京市軌道交通建設安全風險技術管理體系》的相關規定及安華橋現狀監測報告，確定該橋為特級風險源。其變形控制指標為:上部結構相鄰墩柱基礎縱向不均勻沉降控制值為10mm，墩柱基礎橫向不均勻沉降控制值為5mm，主橋均勻沉降控制值為15mm，基礎平面變形控制值為5mm。墩、蓋梁傾斜度不大于1/1 000，橋區相關道路路面沉降控制值為最大沉降15mm或沉降坡度小于1∶1 000，并與橋梁結構沉降監測值對比，結構不應出現異常。

3 保護方案制定

對于本次地鐵8號線工程，初步保護方案設計了地面打設復合錨桿樁隔離和洞內注漿加固2個方案。基于安華橋橋基形式、橋梁現狀及其重要性，保護方案一般應首推隔斷法。但由于此次隔斷法需要占用北三環路，協調難度很大，施工難以實現，同時降水井亦無法打設，最終確定采用洞內長、短管結合注漿加固保護方案。方案及具體措施如下:

1)在靠近橋基側的左線單洞，由原設計的CRD六步開挖工法改為PBA工法，由邊樁、中樁、頂底梁、頂拱共同構成初期受力體系，承受車站施工過程中的荷載，以盡量減小暗挖施工引起的沉降。

2)由于三環路不具備降水施工條件，為保證暗挖施工的安全，單洞斷面左右2個小導洞進行洞內注漿，結合袖閥管注漿工法，采取長短管相結合的水泥—水玻璃雙液漿注漿加固方案，對開挖斷面周邊的粉細砂層進行預加固，控制開挖時斷面上部及兩側土體的擾動。

4 保護方案實施

常用的洞內注漿方法，雖然可以達到預期的注漿加固目的，但是肯定有未被固結的砂層和局部薄弱區域存在。為確保在隧道開挖過程中地面建筑物的絕對穩定，應進行短管補充注漿，以最大限度地減小開挖對開挖斷面上部及兩側土體的擾動，保證橋基的安全。長短管結合注漿工藝流程如圖2所示。

圖2 長短管結合注漿工藝流程

本工程在進行長短管結合注漿施工時，采用內徑φ56 mm、外徑φ68 mm的SX系列袖閥管進行全斷面超前預注漿，每18 m作為一個注漿循環，分段后退式加固范圍為開挖斷面以外5m。長管注漿結束后，用短管補充注漿，以固結圍巖，同時起到支護作用。全斷面超前注漿孔布置如圖3所示。

圖3 注漿孔布置示意(單位:mm)

相比一般注漿工藝，袖閥管注漿工藝能根據不同地層采用相應的注漿漿液，注漿的壓力及注漿區域亦方便控制，注漿效果穩定可靠，同時可實現鉆孔、注漿的平行作業，提高工作效率。目前在深圳、廣州、北京地鐵施工中已多次應用，并取得了良好的效果。

袖閥管注漿的施工工序如下:

1)確定注漿孔位并鉆孔。注漿孔布置如圖4所示。

圖4 袖閥管注漿孔縱向放射狀布置示意(單位:mm)

2)下管作業。在注漿部位下B型注漿管，非注漿部位下A型注漿管。

3)封孔作業。對鉆孔進行封孔處理，以防止注漿過程中發生冒漿現象。

4)漿液配置。漿液采用“水泥—水玻璃”雙液漿，其中 W∶C=1∶1，C∶S=1∶1;水玻璃濃度為 35Be'，水玻璃模數為2.4。

5)注漿作業。注漿按由內向外、由遠及近的“約束—開放型”方式進行，以控制漿液擴散范圍，保證注漿效果。注漿孔有效擴散半徑為1.5m，注漿終壓為1 ～2 MPa。

5 其他注意事項

1)施工時應嚴格遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”十八字方針，嚴格控制施工質量。

2)加強初期支護背后及二襯背后的回填注漿，注漿液采用水泥漿或水泥砂漿，注漿終壓為0.5mPa，小導管外插角為15°～30°。

3)小導洞開挖時，應注意對拱腳的處理，及時清理浮渣并打設鎖腳錨桿。

4)加強拱頂沉降、收斂，地表沉降，橋梁沉降和差異沉降等監控量測工作。如發現沉降或收斂偏大等異常，應立即停止開挖，及時進行注漿和補償注漿。若發現橋梁支座部分偏移較大，應對支座部分及時調整。

6 效果檢驗

嚴格按照地面保護方案及質量保證措施指導隧道的開挖施工，在左線PBA單層段頂拱初支施作完畢后，測得橋基最大沉降值為1.29 mm。根據以往PBA工法的施工經驗，大拱施作完畢后沉降值為最終沉降的50% ～60%。因此，可以認為按照目前的保護措施，能有效地控制橋基的整體沉降及不均勻沉降，從而保證安華橋在臨近隧道施工時的安全和穩定。

7 結語

對于在繁華鬧市區內的地鐵工程，施工環境往往很復雜，因而要求更加嚴格，需要嚴格控制施工對臨近建筑物的不利影響。通過采用長短管結合超前注漿的施工方法，配合袖閥管帷幕注漿等工藝，能有效加固地鐵隧道周邊的圍巖、控制上部建筑物的沉降和變形。類似工程中需綜合考慮地面施工條件、隧道埋深和建筑物基礎形式等多種因素，確定合適的保護方案，確保地面建筑物的結構和使用安全。

［1］劉建航，侯學淵.基坑工程手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，1999.

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