砂卵石地層過(guò)既有線的地鐵暗挖施工技術(shù)

陳 中

(成都地鐵有限責(zé)任公司,四川 成都 610000)

砂卵石地層過(guò)既有線的地鐵暗挖施工技術(shù)

陳 中

(成都地鐵有限責(zé)任公司,四川 成都 610000)

以成都地鐵某車站穿越既有線設(shè)計(jì)施工為例，介紹了該施工方案的處理思路與施工步驟，并總結(jié)了地鐵換乘節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)監(jiān)測(cè)表明該施工方案安全可行，對(duì)類似工程具有一定的參考價(jià)值。

地鐵，換乘節(jié)點(diǎn)，施工方案，監(jiān)測(cè)

目前，隨著各大城市大規(guī)模地鐵建設(shè)，地鐵逐漸形成網(wǎng)絡(luò)化。在建設(shè)過(guò)程中也出現(xiàn)了一些與既有運(yùn)營(yíng)線路相交叉、換乘的節(jié)點(diǎn)工程。在此類地鐵建設(shè)過(guò)程中，既要確保建設(shè)的安全，也要保障既有線運(yùn)營(yíng)的安全，給建設(shè)帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。換乘節(jié)點(diǎn)施工場(chǎng)地、施工的擾動(dòng)等受到約束，因此對(duì)施工技術(shù)要求高、施工方案的可操作性要求高，直接影響到施工及運(yùn)營(yíng)的安全、質(zhì)量、進(jìn)度、工期以及經(jīng)濟(jì)效益[1]。本文以成都地鐵4號(hào)線騾馬市站與既有運(yùn)營(yíng)1號(hào)線交叉施工成功實(shí)例，結(jié)合成都地區(qū)的地質(zhì)特性，分析換乘節(jié)點(diǎn)施工方案，從而進(jìn)行優(yōu)化、管理。

1 工程概況

成都地區(qū)地處川西平原岷江水系Ⅱ級(jí)階地，為沖洪積地貌，地形平坦，地面高程499.80 m～501.85 m，最大高差為2.05 m。成都平原腹心地帶砂卵石沉積厚度達(dá)540 m，卵石含量高達(dá)55.0%～86.8%，且含有大粒徑漂石，卵石單軸抗壓強(qiáng)度高，平均102.2 MPa，極值為206 MPa。地下水水量極其豐富。

成都地鐵1號(hào)線換乘節(jié)點(diǎn)部分為蓋挖法施工，蓋挖底板下共設(shè)計(jì)遠(yuǎn)期預(yù)留柱16根，由于1號(hào)線工期等原因，目前，原1號(hào)線圍護(hù)結(jié)構(gòu)只有10根預(yù)留樁打設(shè)到位。在1號(hào)線標(biāo)準(zhǔn)段與擴(kuò)大端的圍護(hù)樁及端頭的圍護(hù)樁嵌入到了4號(hào)線底板下4.5 m，其余圍護(hù)樁僅嵌入到了1號(hào)線車站底板下3.58 m，目前再完善1號(hào)線的樁基存在困難，因此在4號(hào)線暗挖施工時(shí)需要重新形成受力體系，從而加大了施工難度，增加了施工風(fēng)險(xiǎn)，合理的施工方案和措施尤為重要。

2 處理措施

原1號(hào)線設(shè)計(jì)預(yù)留了部分后期接口的處理措施，也考慮了豎向承載力計(jì)算，但對(duì)變形控制未考慮充分，由于各種原因部分豎向傳力樁又未施工到位。因此處理過(guò)程中需要解決的問(wèn)題：施工過(guò)程中嚴(yán)控1號(hào)線變形量，不阻礙及影響運(yùn)營(yíng)安全；下層開挖對(duì)原結(jié)構(gòu)受力的影響，需要嚴(yán)控下層結(jié)構(gòu)受力體系。具體處理思路如下：

1)富水砂卵石地層中施工過(guò)程中必須實(shí)施降水[2]，本節(jié)點(diǎn)處共布設(shè)降水井29口，降水井深度37.5 m，其中基坑內(nèi)布設(shè)12口，基坑外布設(shè)17口。降水井布置在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)和基坑內(nèi)，降水井間距為15 m左右，降水水位必須低于底板以下0.5 m以上。

2)設(shè)計(jì)上采取“化整為零、步步為營(yíng)”的總體施工思路。

3)換乘節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)開挖首先考慮完善-3層的受力體系，然后再分步分段進(jìn)行其余地段開挖。

4)明確1號(hào)線運(yùn)營(yíng)階段的變形控制要求，施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照此要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

5)開挖步驟優(yōu)化。每步開挖后必須完成相應(yīng)開挖范圍內(nèi)的-3層結(jié)構(gòu)并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可實(shí)施下步開挖。核查每步開挖的范圍，選用最優(yōu)化的分塊處理，減少施工縫的同時(shí)必須滿足豎向變形和受力要求。

6)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)核算、比對(duì)，考慮上部荷載傳遞至-3層后采用格構(gòu)柱作為臨時(shí)承重構(gòu)件。

7)施工實(shí)施過(guò)程中核查邊界條件，如發(fā)現(xiàn)同設(shè)計(jì)邊界條件不符，應(yīng)立即停止施工，通知相關(guān)單位重新研究方案。

8)信息化施工，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，確保施工過(guò)程中的施工安全及運(yùn)營(yíng)線路安全。

3 處理方案及步驟

3.1 換乘節(jié)點(diǎn)的開挖

開挖的總體思路為先使節(jié)點(diǎn)的側(cè)墻與明挖部分主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻形成可靠的連接，再按節(jié)點(diǎn)分塊的順序進(jìn)行分步開挖。由東向西，再由南向北，先易后難的開挖。開挖注意分塊，設(shè)置格構(gòu)柱作為豎向傳力構(gòu)件，隨挖隨撐。

3.1.1 工序一

1)由東向西開始開挖邊界線以內(nèi)土體,并破除開挖范圍內(nèi)的原1號(hào)線東側(cè)的圍護(hù)樁。

3.1.2 工序二

1)施工④軸以東主體結(jié)構(gòu)頂板、中板、底板、側(cè)墻、梁及柱子部分，除北側(cè)未開挖土體部分的-3層側(cè)墻及底板外。需保證4號(hào)線-1層側(cè)墻、-2層側(cè)墻與原1號(hào)線側(cè)墻可靠連接，同時(shí)也保證頂板、中板與原1號(hào)線各層板可靠連接。

2)架設(shè)1號(hào)臨時(shí)鋼管柱。

3)由東向西開挖，開挖邊界線以內(nèi)土體，豎向3 m。

3.1.3 工序三、工序四

1)由東向西開挖邊界線的土體，豎向至基坑底。

2)施工西側(cè)擋土墻及鋼筋錨桿，需保證擋土墻與原1號(hào)線既有圍護(hù)樁可靠連接。

3.1.4 工序五

1)由東向西開始開挖邊界線以內(nèi)土體。

3.1.5 工序六

1)由東向西分臺(tái)階法開挖邊界線以內(nèi)土體。

4)架設(shè)3號(hào)臨時(shí)鋼管柱。

3.1.6 工序七

1)本步驟應(yīng)從南向北、從東向西同步開挖剩余土體，必須邊開挖邊架設(shè)豎向格構(gòu)柱。在架設(shè)格構(gòu)柱前應(yīng)在①軸、④軸開挖范圍內(nèi)鋪設(shè)鋼板。需保證7號(hào)、8號(hào)、11號(hào)格構(gòu)柱先架設(shè)再進(jìn)行后續(xù)開挖。

2)9號(hào)、12號(hào)格構(gòu)柱先架設(shè)后進(jìn)行后續(xù)開挖，最后架設(shè)10號(hào)格構(gòu)柱。

3)施工剩余底板及側(cè)墻。

3.2 新老混凝土、新老防水交接處處理方案

地鐵1號(hào)線與本工程車站開發(fā)節(jié)點(diǎn)段接口考慮在接口處做雙柱，由于1號(hào)線未預(yù)留變形縫的條件。接口處先對(duì)1號(hào)線各層板和側(cè)墻進(jìn)行植筋處理[3]。

為提高混凝土的自密性、改善混凝土性能，在微膨脹細(xì)石混凝土部位的構(gòu)件中添加復(fù)合外加劑材料，可采用地鐵專用抗裂纖維素纖維。

植筋用的膠粘劑必須采用改性環(huán)氧或改性乙烯基脂類(包括改性氨基甲酸酯)的A級(jí)膠粘劑。錨固用膠粘劑的質(zhì)量和性能應(yīng)符合GB 50367—2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范,植筋長(zhǎng)度不應(yīng)小于20d。

4 監(jiān)測(cè)

4.1 監(jiān)測(cè)目的

為實(shí)現(xiàn)信息化施工，保護(hù)地鐵結(jié)構(gòu)及地鐵正常安全運(yùn)營(yíng)，換乘節(jié)點(diǎn)施工期間需對(duì)施工影響范圍內(nèi)的地鐵1號(hào)線上下行線軌行區(qū)進(jìn)行自動(dòng)化(結(jié)合半自動(dòng)化)監(jiān)測(cè)。

1)了解換乘節(jié)點(diǎn)施工過(guò)程中地鐵結(jié)構(gòu)不同位置的垂直變形與水平變形情況。

2)及時(shí)準(zhǔn)確地掌握換乘節(jié)點(diǎn)施工開挖及主體結(jié)構(gòu)施工過(guò)程對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的影響，確保地鐵隧道結(jié)構(gòu)安全和基坑開挖安全。

4.2 既有1號(hào)線外部監(jiān)測(cè)

4.2.1 監(jiān)測(cè)控制指標(biāo)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)驗(yàn)算采用表1中的控制指標(biāo)[4，5]。

表1 外部結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)控制指標(biāo)

4.2.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的實(shí)施

1)既有1號(hào)線承重柱布設(shè)。2)1號(hào)線頂板沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)。3)出入口的沉降點(diǎn)布置。4)水位監(jiān)測(cè)。

4.3 既有1號(hào)線內(nèi)部監(jiān)測(cè)

4.3.1 監(jiān)測(cè)范圍及內(nèi)容

本次監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：1號(hào)線底部暗挖部位土方開挖期間上下行線均采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，其余時(shí)間采用半自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)工作直至暗挖施工完成。如監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)未穩(wěn)定，即繼續(xù)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容為地鐵結(jié)構(gòu)水平、垂直的變形。根據(jù)相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)驗(yàn)算采用表2中的控制指標(biāo)[4，5]。

4.3.2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的實(shí)施

1)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的基本組成見圖1。

表2 地鐵1號(hào)線內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形控制指標(biāo)

2)測(cè)站點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)安置在地鐵的隧道中。監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)布置在隧道影響區(qū)以外的兩端，各測(cè)站點(diǎn)和工作基點(diǎn)布置在地鐵隧道中。監(jiān)測(cè)斷面自下穿范圍中心起布，按1個(gè)/10 m布設(shè)，在車站與隧道相交處加密布設(shè)，間距為5 m(見圖2，圖3)。測(cè)站點(diǎn)上安置全站儀，先制作全站儀托架，托架安裝在隧道側(cè)壁，高度離道床距離1.2 m左右，以便全站儀容易自動(dòng)尋找目標(biāo)。

截止到目前，暗挖開挖進(jìn)尺15 m，內(nèi)部累計(jì)最大位移約1.98 mm(見圖4)，外部位移累計(jì)最大為2.25 mm(見圖5)，都在控制范圍內(nèi)，可見實(shí)施方案可行。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以成都地鐵1號(hào)，4號(hào)線騾馬市換乘站施工實(shí)例，結(jié)合成都地鐵的工程地質(zhì)特性，分析總結(jié)了換乘節(jié)點(diǎn)施工方案、處理過(guò)程，經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下：

1)前期施工站點(diǎn)圍護(hù)樁施工盡量施工到規(guī)劃換乘站位，完善后續(xù)施工站點(diǎn)的整體受力體系,否則對(duì)后期結(jié)構(gòu)的施工會(huì)造成很大的困難，增加風(fēng)險(xiǎn)和投資。

2)換乘節(jié)點(diǎn)處應(yīng)采用經(jīng)過(guò)嚴(yán)格評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)的妥善方案施工，確保運(yùn)營(yíng)安全及工程施工安全，嚴(yán)格按特別重大風(fēng)險(xiǎn)性工程要求組織專項(xiàng)方案實(shí)施。

3)設(shè)計(jì)單位充分考慮換乘節(jié)點(diǎn)的施工風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)階段要明確施工工法、施工步序、監(jiān)測(cè)控制指標(biāo)等關(guān)鍵依據(jù)，修改完善設(shè)計(jì)方案后按程序完成施工圖審查備案工作。

4)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位應(yīng)認(rèn)真、嚴(yán)格核查原運(yùn)營(yíng)線路的設(shè)計(jì)(含設(shè)計(jì)變更)、施工歸檔資料，對(duì)運(yùn)營(yíng)線路施工站結(jié)構(gòu)、地層、邊界條件、預(yù)留條件等情況進(jìn)行詳細(xì)核查。設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位應(yīng)積極配合。

5)施工過(guò)程中嚴(yán)格控制降水，杜絕出現(xiàn)含砂量超標(biāo)；施工過(guò)程中要在運(yùn)營(yíng)區(qū)間設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)管理。

[1] J163—2002,鐵路隧道施工規(guī)范[S].

[2] 成 璐，許 模,毛邦燕.成都地鐵2號(hào)線對(duì)地下水的影響評(píng)價(jià)[J].路基工程,2009(1)：133-134.

[3] GB 50299—1999，地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范(2003版)[S].

[4] 李興高.既有地鐵線路變形控制標(biāo)準(zhǔn)研究[J].鐵道建筑，2010(4)：6-9.

[5] 姜景山，陳 浩，張洪威.崇文門車站下穿地鐵既有線施工變形控制措施[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(10)：85-88.

[6] 毛朝輝，劉國(guó)彬.基坑開挖引起下方隧道變形的數(shù)值模擬[J].地下工程與隧道，2005,15(4)：24-27.

Sandy pebble formation of existing subway underground construction technology

Chen Zhong

(ChengduMetroCo.,Ltd,Chengdu610000,China)

Taking the design construction of Chengdu subway station crossing existing line, the thesis introduces the construction scheme processing concept and construction procedures, summarizes construction technology and experience of subway interchange joint station. The monitoring results prove the safety and feasibility of the construction scheme, which has certain guiding value for similar engineering.

subway, interchange joint, construction scheme, monitoring

1009-6825(2015)02-0153-03

2014-11-10

陳 中(1974- ),男,高級(jí)工程師

U455

A