低凈空高架橋下蓋挖逆作部位地鐵車站施工風險管控

史力

（無錫地鐵集團有限公司建設分公司，江蘇 無錫 214000）

目前，隨著我國地鐵建設的大力發展，越來越多的城市開始修建地鐵車站，由于前期高架橋及內環交通建設在前，地鐵車站建設在后，不可避免地會出現很多地鐵規劃車站跨高架下施工的情況，深基坑圍護結構受限，常規的設備及施工方法在凈空不足的環境下，無法展開作業，給地鐵圍護結構施工帶來很大困難。圍護結構施工質量因為場地受限，難以控制，又對基坑開挖及結構施工造成很大的安全和質量風險。

同時，由于車站位于高架橋下，尤其在繁華十字路口，城市管線較多，在交通主要路口，交通流量大，出于車輛通行需要，基坑通常采用蓋挖法施工，結構通常采用逆作法施工，使得施工難度及風險進一步增加。

在無錫地鐵建設過程中多次穿越低凈空高架橋，在1 號線新光路站、人民醫院站，2 號線靖海站、河埒口站修建過程中時常發生基坑圍護結構滲水現象。深基坑圍護樁間滲漏水常有發生。本文以無錫地鐵3 號線07 標太湖花園站高架橋下蓋挖逆作法施工為案例進行說明。

1 工程概況

太湖花園站是無錫地鐵3 號線一期工程的第十三座車站，車站沿長江北路路中設置，跨長江北路與金城路交匯路口。車站東北側為28 層多友大廈，西北側為33 層的銘城花園；東南角為規劃地下商場用地、麥庫商業大廈及仁德醫院。西南角為太湖花園小區。該站高架橋下采用蓋挖逆作法施工，其它位置采用明挖順作法施工。施工重難點位于蓋挖逆作區域。

該站逆作頂板區位于長江北路與金城路交叉口，金城路上為金城高架，橫穿車站主體中心部位，高架寬度約25m，高架下凈高約6～7m。高架橋下東西兩側主體圍護結構各采用22 根ф1000@1200mm 鉆孔灌注樁施工，圍護樁外側采ф 800@500mm 三排旋噴樁進行止水加固，基坑內側樁間未采用掛網噴錨找平，后經設計變更添加此項施工措施。

本段開挖范圍自上而下土層依次是：①1 雜填土層、①2 素填土層、③1 粘土、③2 粉質粘土、④1 粘質粉土、④2 粉砂夾粉土、⑤1 粉質粘土、⑥1 粘土。目前滲涌水涌砂處位于地面下11m 左右，土層為：④1 粘質粉土、④2 粉砂夾粉土，土質很差，砂性土受雨水及地下水影響較大，極易出現滲漏及涌水涌砂。

2 低凈空高架橋下蓋挖逆作法施工風險特點

（1）基坑風險存在的客觀性和普遍性：在圍護及主體結構施工的全壽命周期內，風險時刻存在，直到結構封頂。

（2）某一具體風險發生的偶然性和大量風險發生的必然性：某一具體風險發生是隨機的，但其呈現一定的規律性，比如開挖階段圍護結構基坑滲漏，主體結構滲漏。

（3）風險的可變性：在整個項目運行過程中，各種風險在質和量上會隨時間有所變化。有的風險將得到控制，有些風險會發生并得到處理，同時在項目的每一階段都可能產生新的風險。比如圍護結構施工階段的成樁質量風險、樁間止水階段的加固不到位導致的漏水風險、主體結構施工階段的質量風險等。

（4）風險的多樣性和多層次性：地鐵基坑項目周期長，技術復雜，風險因素多且種類復雜，大量風險因素內在關系復雜，各風險因素和外界之間相互交叉影響，又使風險顯示出多層次性。前期風險控制及處理不到位，極易給后續施工及作業造成很大困難和風險。

3 低凈空高架橋下蓋挖逆作法施工難點

3.1 基坑周邊環境復雜

對于采用蓋挖法及逆作法施工的地鐵基坑，施工場地先天不足，周邊交通條件普遍繁忙，周邊建筑物較多，場地小，不具備大開挖的條件，為緩解由地鐵施工引起的城市擁堵問題，需要借助臨時鋪蓋板及逆作頂板來形成臨時道路引導交通，或利用臨時鋪蓋板作為施工便道來作業，本站即為前者。

3.2 圍護結構施工困難

高架下凈高約6m，無法采用地下連續墻施工，常規的鉆孔灌注樁機及旋噴機械也無法滿足施工要求。圍護樁垂直度不易控制，高架橋下管線密集，且埋深較深，由于受交通影響及開挖深度影響，無法進行放坡開挖，過程中無法處理，對后期立柱樁施工及旋噴施工造成影響。

3.3 高架橋下格構立柱樁定位難

立柱樁與蓋挖頂板進行臨時結合，后期需進行混凝土施工作為車站結構立柱，因此對立柱的定位精度要求較高。而江海高架橋下凈空根據現場實際測量只有6m，無法利用吊車等大型設備吊裝，格構立柱及鋼筋籠必須分節安放，接頭質量及定位精度等不易保證。

3.4 施工場地狹小

現場因處于繁華路段，高架橋有橋墩，周邊有綠化，交通流量大，為確保周邊居民出行，讓路于民，不能間斷交通；加之既有管線需要一次遷改，在沒有遷改前不能破環廢除管線，導致施工場地狹小，圍護結構作業困難。

3.5 土方開挖及支撐架設難度大

全鋪蓋及逆作板位于主干道上，從而導致小挖機從板下取土翻土時間加長，開挖速度慢；鋼支撐架設時，由于無法用吊車配合，架設難度大，速度慢，容易導致支撐架設不及時，基坑累計變形報警，從而導致周邊道路開裂、管線下沉斷裂、房屋傾斜開裂等一系列不利影響。

3.6 基坑受動荷載影響大

由于設置臨時鋪蓋板用于行車，社會車輛所引起的動荷載通過鋪蓋板傳遞到基坑，不利于基坑開挖時的變形控制，容易導致基坑變形增大，或者引發圍護結構滲漏。

3.7 基坑開挖滲漏風險大、搶險困難

由于開挖地層有④1 粘質粉土、④2 粉砂夾粉土，且圍護結構采用鉆孔灌注樁，圍護結構整體性不如地連墻，基坑開挖過程中滲漏風險極大。且一旦發生險情，由于開挖區域上方為機動車道，無法隨時占道，應急搶險困難。

3.8 結構施工質量風險大

逆作板下施工，砼澆筑無法采用天泵，必須采用地泵管澆筑，砼澆筑速度慢，泵車易堵管，砼澆筑易出現不連續，影響結構質量。且逆作法施工，結構施工縫處，澆筑及振搗困難，極易發生結構滲漏水。此外，逆作段車站側墻混凝土澆注沒有作業空間，混凝土無法按照常規混凝土澆筑一樣振搗，存在側墻蜂窩麻面現象，不能保證混凝土施工質量，導致車站混凝土自防水體系不閉合。

4 低凈空高架橋下蓋挖逆作法施工合理化建議及風險控制措施

4.1 解決橋下圍護結構施工難題

6m 左右低凈空高架橋下圍護結構施工，常規機械及設備無法展開作業，立柱樁及格構柱難以吊裝和連接，是第一個需要解決的問題。主要的解決措施為：

（1）改造已有鉆孔樁機，降低樁機機身高度及鉆桿高度，以適用于橋下施工。回旋鉆樁基設備通常機架高度為12m，而本處高架橋下凈空只有5.8m，不能滿足高度要求，因此需改造樁基架體，改短主立桿，切掉高出高架凈空的6.2m，以滿足橋下凈空要求。改造示意圖如圖1～2 所示。

圖1 改造前回旋樁機CAD 圖

圖2 改造后回旋鉆機CAD 圖

（2）針對立柱樁鋼筋籠遠遠＞場地凈空，無法進行吊裝作業問題，對鋼筋籠進行分節處理，分節吊裝及焊接，鋼筋籠每次3m 長，需要分10 次焊接，每根鋼筋籠需要焊接安裝2d，為了保證立焊焊接質量，防止成孔后鉆孔樁塌孔，摒棄傳統的電弧焊，而采用二氧化碳氣體保護焊，高效、用電量低、低排放、節能環保。

（3）對于過程中廢棄的管線，加工鋼箱，分節分段進行清理。

（4）圍護樁外側采ф800@500mm 三排旋噴樁進行止水加固，為確保旋噴樁施工質量，在施工時對于旋噴樁施工參數邀請專家現場指導，慢提鉆桿，加大水泥用量60t。單側圍護樁外采用旋噴樁131 根進行加固，加固深度29m，單根用時約6h。

（5）在前期設計階段經過多次討論，修改設計方案，以能做連續墻的范圍盡可能施做連續墻為原則，現場連續墻作業鋼筋籠距離橋面10cm，確保圍護結構不漏水。雖然增加地下連續墻施工難度，但做到了樁間不漏水。

（6）在2 號線靖海公園站施工時由于高架下開挖區域不存在管線，為便于施工，把地面下降的基坑地板部位下降了3.8m，然后進行鉆孔樁施工，便于鉆孔樁的分節數量減少，提高工作效率。

4.2 解決橋下格構柱難定位難題

對灌注樁所需安裝的格構柱采用高強螺栓分節連接，解決格構柱安裝高度不足、連接不牢的問題，摒棄傳統的焊接連接工藝，操作簡單，施工速度快，安全可靠性高[1]。

由于高架橋下最小凈空為5.8m 左右，無法滿足格構柱一次完全起吊安放，格構柱分節，每節長度為4.5m 左右。格構柱采用8.8 級M22 螺栓以及690mm×460mm×20mm Q345 鋼板連接，角鋼每側開孔6×φ24mm 螺孔；為了加快螺栓的安裝速度，采用氣動扳手對螺栓進行擰緊。如圖3所示。

圖3 格構柱螺栓連接圖（單位：mm）

為保證整體的垂直度，格構立柱下放過程中實時利用靠尺檢查，確保垂直度合格后繼續下放；格構立柱精確定位采用定位架，采用地面定位架確保精度；安放澆筑混凝土導管，立柱樁采用雙導管灌注，格構柱樁導管從格構柱中心插入，使用導管規格為Φ200mm，然后澆筑混凝土。混凝土達到一定強度后，在型鋼格構柱外側回填碎石或砂，拆除頂部定位鋼板及框架。

4.3 解決基坑開挖過程中施工風險

（1）開挖過程中，對樁間進行噴錨，降低滲漏風險。①樁間掛網：采用Φ8@150×150mm 鋼筋網片，Φ12@1200×1200mm 錨筋，混凝土噴射厚度100mm；②混凝土強度等級：C20 混凝土；③噴射面積：逆作頂板到底板墊層面11.83m 高范圍內，26.23m 寬灌注樁寬度范圍內。

樁間掛網的好處為：①樁間掛網錨噴找平，將樁與樁之間連接成整體，有利于抵抗基坑外側側向土壓力，有利于基坑變形與穩定；②可以封堵樁與樁之間的接縫，封堵流水流砂界面，避免出現大的滲漏孔洞；③可以解決圍護樁基面起伏不平的問題，保證鋼圍檁架設的質量及側墻防水鋪設的質量，對基坑受力及側墻防水施工質量均有利。

（2）在鋪蓋板邊上的基坑外部增設降水井，進行坑外降水，同時降水井在出現險情時兼做應急回灌混凝土井用。

（3）橋下樁間開挖，嚴格執行掏槽檢縫制度。。先探挖溝槽，確定樁間無滲漏后才能繼續往下開挖，如有滲漏，第一時間采取封堵或者覆土反壓措施，先穩住滲漏點，再進行注漿處理。

（4）加強施工監測，及時預警。測量是施工的眼睛，應重點監控支撐軸力變化、墻體測斜及周邊地面及管線沉降情況，當發生數據異常時，現場及時采取應對措施。

（5）基坑開挖施工階段，圍護結構局部有滲漏現象發生，主要采取“堵、排、引”的方法進行控制，減少基坑外側水壓力。在網噴前把圍護樁鋼筋頭鑿除出來，焊接鋼板，用棉紗堵塞，防止滲漏水帶出流沙；用雙快水泥抹面，預埋注漿管。

4.4 加強蓋挖逆作板下砼澆筑時的組織與振搗質量

（1）采用兩臺泵車對稱澆筑。由于逆作板下側墻需要對稱澆筑，而一臺泵車澆筑時由于逆作板下外接泵管移動困難，無法滿足要求，因而采用兩臺泵車對稱澆筑，加快砼澆筑的速度，避免出現支架受力不均，以保證砼澆筑安全及砼澆筑的連續性。

（2）合理布置負一層側墻澆筑口。逆作板下，最難澆筑的部位為負一層側墻，由于逆作頂板已提前完成，本處為后澆，因此，需要在側墻上預留砼澆筑口。考慮在負一層側墻頂部不封口，順著側墻水平方向，通長預留寬度為30cm 的澆筑口，如圖4所示。

圖4 側墻預留斜槽澆筑口立面位置圖（單位：mm）

（3）適當調高砼坍落度，增加砼的和易性和流動性，避免造成泵管堵塞及側墻砼填充不到位造成的蜂窩等質量缺陷。

4.5 對鋪蓋板通行車輛限載

對于逆作頂板及鋪蓋施工區域，要對鋪蓋板上的通行車輛進行限載，減小外部動荷載對基坑的不利影響。

4.6 加強基坑外側管線風險控制措施

基坑開挖過程中，制定專門的管線保護方案，安排管線負責專人對周邊管線進行巡查。同時，配合施工監測，掌握管線和地面沉降的第一手資料，以便于采取應對措施。

5 結束語

綜上所述，在施工過程雖然發生了一次小的滲漏水搶險事件，但沒有發生重大的基坑安全事故。在確保安全的情況下，克服了很多難題，車站已順利封頂，實體結構做到了外美內實，為在城市低凈空高架橋下逆做地鐵施工提供參考。