地鐵車站換乘節(jié)點(diǎn)加固技術(shù)研究

□文/徐澤民 陳秋來(lái)

地鐵車站換乘節(jié)點(diǎn)加固技術(shù)研究

□文/徐澤民 陳秋來(lái)

以天津某地鐵十字換乘車站為背景，對(duì)換乘車站的設(shè)計(jì)、工程地質(zhì)、既有車站基底加固、冷縫加固、待建車站基底加固等情況進(jìn)行了研究。結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果，分析了采取各項(xiàng)加固措施的實(shí)施效果。

地鐵；換乘車站；加固；注漿；監(jiān)測(cè)

地鐵成為解決城市擁堵的重要交通方式，目前我國(guó)許多城市都在進(jìn)行大規(guī)模的地鐵建設(shè)。隨著網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的形成，各軌道交通線路之間的換乘就至關(guān)重要。換乘節(jié)點(diǎn)的建設(shè)問(wèn)題日益突出，目前軌道交通建設(shè)中所面臨的主要技術(shù)疑難，已不再是保證建設(shè)中的單個(gè)車站或者單條隧道的安全，而是在換乘節(jié)點(diǎn)建設(shè)過(guò)程中，控制后建線路的施工對(duì)先建線路尤其是運(yùn)營(yíng)線路的影響［1～2］。

本文以天津地鐵某換乘車站為工程實(shí)例，研究換乘節(jié)點(diǎn)施工加固技術(shù)及其實(shí)施效果。

1　工程概況

1.1換乘站設(shè)計(jì)概況

天津地鐵某換乘站位于十字路口下方，待建車站與既有車站形成59°斜十字換乘，見(jiàn)圖1。

圖1　車站平面

既有車站主體為地下雙層島式車站（局部3層），其中地下1層為站廳層，地下2層為站臺(tái)層，地下3層為預(yù)留與遠(yuǎn)期線的換乘節(jié)點(diǎn)。車站總長(zhǎng)197 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度20.5 m，端頭井處寬度24.9 m，換乘節(jié)點(diǎn)處寬度26.5 m。待建車站主體為地下3層三跨箱型框架結(jié)構(gòu)，車站總長(zhǎng)為158.1 m，為800 m半徑曲線車站，其中標(biāo)準(zhǔn)段底板埋深為25.6 m，寬度為21.98 m，端頭井底板埋深為27.2 m，寬為26.5 m。

既有車站主體基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土連續(xù)墻和鋼支撐組成的內(nèi)支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系。車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約為17.6 m，墻厚為0.8 m，墻長(zhǎng)約31 m，沿基坑深度方向布置4道鋼管支撐；端頭井最大開(kāi)挖深度約19.1 m，墻厚為1.0 m，墻深33.2 m，沿基坑深度方向布置5道鋼管支撐，換乘節(jié)點(diǎn)處開(kāi)挖深度約25.4 m，墻厚為1.0 m，墻深45 m，沿基坑深度方向布置8道鋼管支撐。

待建車站基坑采用明挖順做法施工，地下連續(xù)墻圍護(hù)和混凝土支撐的支護(hù)體系。主體地下連續(xù)墻厚均為1 m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深為25.6 m，墻長(zhǎng)為48.5 m，其中有效鋼筋混凝土地下連續(xù)墻長(zhǎng)為44.5 m，素混凝土墻長(zhǎng)為4 m，端頭井基坑深為27.3 m，墻長(zhǎng)為48.5 m，其中有效鋼筋混凝土地下連續(xù)墻長(zhǎng)為46.5 m，素混凝土墻長(zhǎng)為2 m，沿基坑深度統(tǒng)一設(shè)置5道混凝土支撐。

1.2工程地質(zhì)概況

站區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層（人工堆積）、新近沉積層（第四系全新統(tǒng)新近組故河道、洼淀沖積）、第Ⅰ陸相層（第四系全新統(tǒng)上組河床～河漫灘相沉積）、第Ⅰ海相層（第四系全新統(tǒng)中組淺海相沉積）、第Ⅱ陸相層（第四系全新統(tǒng)下組沼澤相沉積及河床～河漫灘相沉積）第Ⅲ陸相層（第四系上更新統(tǒng)五組河床～河漫灘相沉積）第Ⅱ海相層（第四系上更新統(tǒng)四組濱海～潮汐帶相沉積）、第Ⅳ陸相層（第四系上更新統(tǒng)三組河床～河漫灘相沉積）、第Ⅲ海相層（第四系上更新統(tǒng)二組淺海～濱海相沉積）、第Ⅴ陸相層（第四系上更新統(tǒng)一組河床～河漫灘相沉積）、第Ⅳ海相層（第四系中更新統(tǒng)上組濱海三角洲相沉積）。

2　加固方案

2.1既有車站基底加固

為確保將來(lái)?yè)Q乘節(jié)點(diǎn)施工安全，在既有車站基坑土方開(kāi)挖前，對(duì)換乘節(jié)點(diǎn)底板采用高壓旋噴樁進(jìn)行土體加固，加固深度為基底下3 m范圍，旋噴樁加固體28 d無(wú)側(cè)限單軸極限抗壓強(qiáng)度達(dá)到1.0 MPa，加固后土體的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≮1.5 MPa，滲透系數(shù)≯10×10-6cm/s，見(jiàn)圖2。

圖2　車站基底加固

2.2冷縫加固方案

由于兩座車站斜十字換乘，在換乘節(jié)點(diǎn)處形成4處冷縫，為確保待建車站基坑土方安全開(kāi)挖，避免發(fā)生較大的滲漏水險(xiǎn)情，在4處冷縫采用素混凝土地下連續(xù)墻加高壓旋噴樁的方案，見(jiàn)圖3。

圖3　冷縫加固平面

在冷縫地下連續(xù)墻施工中，采用旋挖鉆機(jī)、液壓成槽機(jī)及反循環(huán)成槽機(jī)配合使用并制作異形的刷壁器以適應(yīng)冷縫處地下連續(xù)墻的平面尺寸，盡可能的處理掉冷接縫處的夾泥，降低地下連續(xù)墻夾縫滲漏水風(fēng)險(xiǎn)。

在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)冷縫處的觀測(cè)井進(jìn)行密切監(jiān)控，有水位變化及時(shí)采取措施，嚴(yán)格執(zhí)行土方開(kāi)挖先探后挖要求并隨基坑向下每開(kāi)挖2 m，立即安排對(duì)換乘節(jié)點(diǎn)處地下連續(xù)墻分布筋剔出，用鋼筋焊接連接并支模澆筑早強(qiáng)混凝土。

2.3待建車站基底加固方案

待建車站主體結(jié)構(gòu)施工完成后，首先對(duì)換乘節(jié)點(diǎn)處的地下連續(xù)墻從上至下進(jìn)行破除并同時(shí)將兩座車站的結(jié)構(gòu)板進(jìn)行連接。在完成底板處地下連續(xù)墻的破除工作時(shí)，在兩側(cè)后澆帶處垂直打入1.5 m深注漿管，注水泥水玻璃雙液漿加固，見(jiàn)圖4-圖5。

圖4　換乘節(jié)點(diǎn)注漿加固剖面

圖5　換乘節(jié)點(diǎn)注漿加固平面

后澆帶施工完成后，在其兩側(cè)分別打入9個(gè)注漿管，每天完成一個(gè)孔的注漿，第二天完成隔孔注漿，見(jiàn)表1。

表1　注漿參數(shù)

3　既有線監(jiān)測(cè)方案

對(duì)既有線的監(jiān)測(cè)是換乘車站施工重點(diǎn)，因此自待建車站基坑土方開(kāi)挖前采集初始值，開(kāi)挖后開(kāi)始進(jìn)行監(jiān)測(cè)，直至后澆帶施工完成，同時(shí)，在基坑開(kāi)挖期間，對(duì)4個(gè)冷縫進(jìn)行重點(diǎn)巡視。

換乘站的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括主體結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測(cè)、主體結(jié)構(gòu)豎向位移監(jiān)測(cè)、軌距監(jiān)測(cè)和軌道水平監(jiān)測(cè)。由于既有線處于運(yùn)營(yíng)期間，所以監(jiān)測(cè)時(shí)間一般為每天23：45至第二天3：00。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置原則為主要影響區(qū)內(nèi)監(jiān)測(cè)斷面間距為5 m，次要影響區(qū)內(nèi)也≯10 m，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面宜在隧道結(jié)構(gòu)頂部或底部、結(jié)構(gòu)柱、兩邊側(cè)墻，布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，道床兩側(cè)及每條軌道應(yīng)分別布點(diǎn)，見(jiàn)圖6-圖7和表2。

圖6　既有線監(jiān)控量測(cè)平面

圖7　既有線監(jiān)控量測(cè)剖面

表2　監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

4　監(jiān)測(cè)效果分析

待建車站基坑土方開(kāi)挖后按照方案開(kāi)始對(duì)既有線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，至后澆帶施工完成，冷縫處未出現(xiàn)較大滲漏水，僅個(gè)別部位有較小的滴滲現(xiàn)象，既有線結(jié)構(gòu)和軌道各項(xiàng)監(jiān)測(cè)未發(fā)生報(bào)警，均在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。

4.1基坑開(kāi)挖期間監(jiān)測(cè)情況

待建車站基坑土方開(kāi)挖期間，既有線車站隨著土體的卸荷逐漸隆起，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)展過(guò)程較為平緩。開(kāi)挖至基底后，車站最大隆起值為12 mm，未達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的車站結(jié)構(gòu)豎向位移報(bào)警值為15 mm。車站主體結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，由于結(jié)構(gòu)重新加載，造成車站隆起有所下降，最終最大隆起值穩(wěn)定在10 mm左右。

既有線豎向軌距在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，監(jiān)測(cè)值也較為穩(wěn)定，大部分絕對(duì)值為1.5～2 mm范圍內(nèi)，最大點(diǎn)也僅達(dá)到2.7 mm。水平軌距監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化在0.5 mm以內(nèi)。

在整個(gè)基坑開(kāi)挖過(guò)程中，通過(guò)對(duì)4個(gè)冷縫的定時(shí)巡視，未發(fā)現(xiàn)較大的滲漏水情況，同時(shí)，鄰近降水井的觀測(cè)水位也未出現(xiàn)異常，說(shuō)明冷縫加固方案效果較好。

4.2換乘節(jié)點(diǎn)注漿期間監(jiān)測(cè)情況

注漿加固持續(xù)10 d，每天完成一個(gè)孔位的注漿，對(duì)結(jié)構(gòu)豎向位移影響較大，普遍出現(xiàn)隆起的現(xiàn)象，最大值為7.8 mm，大部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)隆起量在5～6 mm之間，加固完成后進(jìn)行后澆帶施工，未發(fā)生滲漏水的情況。

5　結(jié)論

1）換乘車站在設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮兩座車站的相互影響并做好預(yù)留施工條件。

2）換乘站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)冷縫，因?yàn)橐环矫鏁?huì)增加投資，另一方面會(huì)對(duì)后續(xù)車站施工造成較大風(fēng)險(xiǎn)。

3）換乘節(jié)點(diǎn)注漿加固，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，說(shuō)明采取的各項(xiàng)注漿參數(shù)是合理可行的。

［1］劉燕.地鐵換乘樞紐后建車站施工影響研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2007.

［2］郭海柱.地鐵換乘車站近接施工若干關(guān)鏈技術(shù)研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2009.

□陳秋采/中鐵十一局集團(tuán)有限公司。

U231.4

C

1OO8-3197（2O16）O1-48-O3

2O15-11-25

徐譯民/男，198O年出生，高級(jí)工程師，天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，從事隧道及地下工程研究工作。

□DOI編碼：1O.3969/j.issn.1OO8-3197.2O16.O1.O16