復(fù)雜城市環(huán)境下既有地鐵車站新建聯(lián)絡(luò)通道施工技術(shù)研究

高立業(yè)

(中鐵十八局集團市政工程有限公司，天津 300000)

近年來伴隨著城市化進程的不斷推進，我國地鐵、軌道交通工程實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，隨之而來的問題是各類市政管線、地鐵線路、地面軌道交通設(shè)施在地下不斷交叉。新建地下工程將不可避免地在高度近接既有建筑物的環(huán)境中進行建設(shè)，有的甚至需要進行零距離穿越或密貼并行施工。考慮到環(huán)境的復(fù)雜性與敏感性，該類工程常常會成為線路建設(shè)的高風(fēng)險點或工期的控制點。

1 工程概況

1.1 工程概況

以北京軌道交通4號線宣武門站新增換乘通道工程為例，該工程通過新建西北、東北、西南三條換乘通道實現(xiàn)4號線向2號線的換乘，原有“E”形通道解決2號線向4號線的換乘客流。其中在西北與西南象限單獨增設(shè)豎井橫通道，利用橫通道開挖地下暗挖廳；東北北象限在宣武門內(nèi)大街東側(cè)、大方胡同南側(cè)設(shè)置一明挖方廳，并利用明挖方廳開挖其暗挖出入口通道；東北東象限沿宣武門東大街北側(cè)輔路設(shè)置一段明挖，并從西側(cè)明挖端頭開挖其暗挖出入口通道，東南象限對原2號線東南口進行明挖破除改造。各象限新增結(jié)構(gòu)工法示意見圖1。

1.2 新建聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險

圖1 改造工程各象限新增結(jié)構(gòu)及施工方法

工程新增東北北出入口從原4號線宣武門站北廳預(yù)留人防段引出，之后沿宣武門內(nèi)大街東側(cè)輔路由南向北敷設(shè)，在大方胡同南側(cè)、南堂北側(cè)的規(guī)劃綠地內(nèi)設(shè)置明挖廳與地面出入口。

新增東北北換乘通道上方主要管線有：2 000 mm×2 350 mm電力隧道(內(nèi)底埋深約8.61 m)、D1 150 mm雨水管(內(nèi)底埋深約4.47 m)、D880 mm污水管(內(nèi)底埋深約5.85 m)、D600 mm上水管(管頂埋深約3.86 m)、D500 mm高壓燃氣(管頂埋深約3.0 m)、120 mm×40 mm(4條纜，含1條斷，管頂埋深約2.0 m)。

該案例基本上涵蓋了復(fù)雜城市環(huán)境下新建結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中能遇到的大多數(shù)問題，單以東北北象限暗挖通道分析就存在以下幾類典型風(fēng)險，如表1所示。

2 新建聯(lián)絡(luò)通道施工關(guān)鍵技術(shù)

在分析近接結(jié)構(gòu)的賦存特點以及新建工程自身結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上，針對上述主要風(fēng)險點提出了包括：洞門分塊破除技術(shù)[1-3]、深孔注漿技術(shù)[4-5]、轉(zhuǎn)彎與變斷面特殊區(qū)段格柵布置技術(shù)，保證了工程順利進行。

表1 暗挖通道典型風(fēng)險分析

2.1 洞門分塊破除技術(shù)

東北北象限通道由明挖售檢票廳開挖，先進行洞門圍護樁破除施工，采用人工破樁的方法。圍護樁參數(shù)：直徑800 mm，間距1 500 mm，混凝土強度為C25。圍護樁在馬頭門處布置范圍如圖2所示。

圖2 洞門圍護樁破除(單位：mm)

換乘通道采用CRD法施工，圍護樁也分為4個區(qū)域進行破除：首先將1導(dǎo)洞范圍內(nèi)的樁間噴射混凝土破除，隨后采用風(fēng)鎬將該范圍內(nèi)的樁體分步破除，控制格柵連接板位置進行破除；然后進行1導(dǎo)洞土體開挖，并架設(shè)馬頭門處連續(xù)密排3榀格柵。待1導(dǎo)洞開挖與2導(dǎo)洞錯開8～10 m后，破除2導(dǎo)洞處所剩樁體，在洞口處及時架設(shè)格柵并與樁體預(yù)留筋進行焊接，最后噴射混凝土。3、4導(dǎo)洞破除方法同1、2導(dǎo)洞的破除方法。

2.2 深孔注漿技術(shù)

換乘通道側(cè)向鄰近既有線區(qū)間隧道及車站主體結(jié)構(gòu)，采用拱頂+側(cè)墻+仰拱(如圖3所示)超前深孔注漿拱部土體進行加固(初支內(nèi)側(cè)0.5 m，外側(cè)1.5 m)。換乘通道上方存在重要的市政管線，采用超前深孔注漿對拱部土體進行加固(初支內(nèi)側(cè)0.5 m，外側(cè)1.5 m)。

注漿以壓注WSS無收縮AC漿液(水泥+水玻璃+填加劑)為主，輔以溶液型AB漿護壁封孔；注漿深度縱深0～12 m；鉆孔直徑42 mm；漿液擴散半徑0.6～0.8 m；漿液凝結(jié)時間8～20 s；注漿壓力0.5～0.8 MPa，0.3～0.5 MPa。

每段深孔注漿前需要在上臺階核心土范圍外的掌子面設(shè)置止?jié){墻，為200 mm厚C20噴射混凝土，并設(shè)雙層?6.5 mm@150 mm×150 mm鋼筋網(wǎng)并設(shè)置DN25×2.75@500×500(mm)注漿管，核心土采用50 mm厚C20噴射混凝土保護。注漿段與注漿段間深孔注漿搭接2 m，下一段注漿前設(shè)置止?jié){墻。

2.3 轉(zhuǎn)彎與變斷面特殊區(qū)段格柵布置技術(shù)

東北北象限暗挖通道開挖進洞后需向左轉(zhuǎn)向90°，在曲線段外側(cè)設(shè)置半幅格柵，開挖時先開挖外側(cè)導(dǎo)洞。采用CRD法進行開挖，在內(nèi)轉(zhuǎn)折處格柵間距不變(500 mm)，外側(cè)增加半榀格柵，獨立成環(huán)通過縱向連接筋與其他格柵連接(?20 mm鋼筋)，間距522 mm。中隔壁處間距388/775 mm，使格柵與斷面中線垂直，整榀和半榀間隔布置，如圖4所示。

圖3 深孔注漿位置(單位：mm)

大斷面向小斷面的轉(zhuǎn)換部位，大斷面格柵密排3榀，至分界處，先掛鋼筋網(wǎng)?6 mm@150 mm×150 mm，并噴射50 mm厚C20砼封閉掌子面，然后打設(shè)3 m長小導(dǎo)管進行水平注漿加固土體，小導(dǎo)管間距500 mm×500 mm(梅花形布置),注漿漿液采用水泥水玻璃雙液漿，注漿管采用?25mm×2.5 mm小導(dǎo)管，然后綁扎堵頭墻鋼筋，并噴射混凝土。

圖4 特殊區(qū)段格柵布置(單位：mm)

3 監(jiān)測預(yù)警機制與監(jiān)測結(jié)果

對于該工程的前述施工風(fēng)險點，除了采取相應(yīng)的施工技術(shù)進行應(yīng)對之外，還應(yīng)該及時布置測點，施工過程中加密監(jiān)測頻率，根據(jù)監(jiān)測結(jié)構(gòu)及時調(diào)整施工參數(shù)。監(jiān)測項目應(yīng)按“黃色、橙色、紅色”三級預(yù)警進行反饋和控制[6]，當(dāng)實測數(shù)據(jù)出現(xiàn)任何一種預(yù)警狀態(tài)時，監(jiān)測組應(yīng)立即向第三方監(jiān)測及相關(guān)單位報告，確認后并提交預(yù)警報告。變形三級預(yù)警管理見表2。

表2 變形三級預(yù)警管理

考慮到新建聯(lián)絡(luò)通道自身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和周圍環(huán)境的敏感性，為了實現(xiàn)動態(tài)施工監(jiān)測，本項目在新建聯(lián)絡(luò)通道的轉(zhuǎn)彎段設(shè)置了4個地表變形監(jiān)測點，以觀察通道開挖對周邊底地層的影響，其平面位置關(guān)系如圖5所示。監(jiān)測結(jié)果如圖6所示。

圖5 地表監(jiān)測點平面布置

圖6 新建聯(lián)絡(luò)通道地表沉降監(jiān)測結(jié)果

監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄了隧道附近相關(guān)測點從布點伊始的變形數(shù)據(jù)，圖示的變形量最大值為28 mm(DLG-03-06)，達到了北京市市政工程施工地表沉降量不大于30 mm[1，3]的要求，可見本項目所提出的開挖與支護方式行之有效。

4 結(jié)束語

復(fù)雜城市環(huán)境增加了新建地下結(jié)構(gòu)的施工難度，新建聯(lián)絡(luò)通道在建設(shè)期間需要長距離近接密貼既有地鐵區(qū)間、車站施工，且周圍的燃氣管道與上水管道與聯(lián)絡(luò)通道距離均在5 m左右。施工過程中既要保證結(jié)構(gòu)自身的安全，更重要的是控制好土體擾動范圍內(nèi)其他既有建構(gòu)筑物。北京軌道交通4號線宣武門站新增換乘通道工程應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，驗證了技術(shù)的可行性，能夠為類似工程的建設(shè)提供參考。