破除地鐵運營線車站圍護結構關鍵技術研究

李官權

（上海隧道工程有限公司，上海 200030）

1 概述

隨著城市軌道交通的發展，城市交通網錯綜復雜，地鐵線路施工時，經常會遇到隧道上跨/下穿既有線路和車站。然而軌道交通建設過程中，一般采用礦山法和盾構法施工，當盾構法施工過程中穿越地鐵車站時，需要考慮盾構機穿越車站圍護結構的可行性，本文以工程實例為依據，闡述了盾構法隧道穿越既有運營線路車站圍護結構的方案。

2 工程概況

2.1 工程概述

深圳市13 號線共建綜合管廊主體工程科發路以南盾構段下穿既有運營線路2 號線科苑站。因2 號線科苑站圍護結構未預留盾構穿越條件，設計方案為設臨時清障工作井鑿除管廊路徑斷面范圍內的地下連續墻圍護結構，盾構方可穿越。

既有地鐵2 號線科苑站設置于高新南十道路下，位于科范南路與高新南十道十字交叉路口以東，車站為地下兩層島式站臺車站，車站呈東西向布置，東接沙河東站，西連南山商業中心站。科苑站既是深圳地鐵2 號線的中間站，也是地鐵2 號線與遠期13 號線的換乘站，遠期13 號線沿科苑南路南北向布置，為地下三層島式站臺車站。遠期13 號線與地失2 號線采用十字換乘方式，2 號線在上，13 號線在下。科苑站工程總平面如圖1 所示。

2.2 工程地質與水文地質

2.2.1 工程地質（表1）

該工點所處地層由新到老分別為為素填土、淤泥質土、礫砂、礫質粘性土、全風化黑云母花崗巖、強風化黑云母花崗巖。

2.2.2 水文地質

2.2.2.1 地表水

該工點附近無常年性河流水分布，降雨形成的地表水體經市政管網從北往南方向排泄。

2.2.2.2 地下水

（1）地下水的類型、賦存

根據地下水的賦存條作，本工點地下水主要是松散土層孔隙水，其中松散土層的孔隙水主要為黏性土層中的潛水。

松散土層孔隙潛水主要賦存于全新統海陸交互相沉積淤泥質礫砂層、上更新統沖洪積淤泥質礫砂、礫砂層中，一般透水性為中等～強；含較豐富的孔隙水潛水。

該層地下水受季節影響較大，根據利用勘探孔揭示，穩定水位埋深一般為2.2-6.8m（標高-0.70-23.06m）。

素填土＜1-1＞、海陸交互相淤泥質土層＜4-1-2＞、礫質黏性土層＜8-1-1＞、＜8-1-2＞中，地層透水生為不透水～弱透水層。（2）地下水的補給、徑流及排泄條件

圖1 科苑站工程總平面圖

松散土層孔隙潛水的補給類型主要為海水、地表水及大氣降水，少量由道路兩側排污渠及排水溝等地表水體下滲補給。

2.3 管線概述

施工范圍內存在管線較多，含給排水管線、電力管線和燃氣管線；后期施工清障工作井過程中，主要影響管線有：（1）北側清障井施工區域：Ф800 雨水管和Ф500 污水管，燃氣管及電力管線為近距離施工；（2）南側清障井施工區域：雨水箱涵、Ф600 給水管、Ф800 雨水管、Ф400 污水管。南北側清障井施工過程中所有管線需采取懸吊、遷改進行保護。

3 施工方案

3.1 圍護結構概況

科苑站圍護結構形式：根據2 號線科苑站竣工資料及相關物探資料顯示，2 號線科苑站為明挖施工，圍護結構采用0.8m厚地連墻，配筋為：內外側主筋Ф28@150，分布筋為Ф20@200，砼標號C30，一般段嵌固深度為6.5m。地下連續墻基本墻幅寬度為6m，地下連續墻墻幅間接頭采用鎖口管。破除科苑站南北側地連墻高度分別約3.82m，面積分別約20.52m2。

3.2 施工方案概況

考慮到2 號線科苑站圍護結構和13 號線車站附屬結構的圍護結構，清障工作井圍護結構利用運營線地下連續墻同新建地下連續墻形成封閉，新舊墻相接處采用旋噴止水，新建地連墻深為既有運營線地連墻下8m，即清障井基坑底9m，墻趾進入11 1 全風化黑云母花崗巖、個別段落進入 112-1 強風化黑云母花崗巖。清障工作井地下連續墻墻厚800mm，采用型鋼接頭，管廊盾構穿越范圍內采用C30 混凝土+玻璃纖維筋。清障工作井支撐采用0.8m×0.8m 混凝土環梁，并在角部設置2m×2m×0.3m 厚混凝土板撐，清障工作井剖面圖見圖2。

表1 地層概況表

圖2 南北側清障工作井剖面圖

3.3 主要施工方案

3.3.1 水平注漿施工方案

清障工作井施工時屬深基坑開挖，開挖時采用明排降水，待基坑開挖至與車站底板同標高后進行水平注漿，以達到加固車站地板下土體的效果，水平注漿參數及材料如下：

（1）袖閥管鉆孔直徑為100mm，成鉆孔時注意，以防塌孔。鉆孔傾斜度不大于1%。鉆孔間距為400mm，梅花型布置。為減小孔間的相互影響，施工時每隔兩孔鉆孔注漿，待一排袖閥管孔注漿結束后，再對之間的袖閥管孔進行鉆孔注漿。

（2）套殼料配比（重量比）以設計參數為準。養護3～5 天后，抗壓強度不小于0.3MPa，套殼料經檢測強度達到要求后方可注漿施工。

圖3 車站范圍自動化監測橫斷面和平面布置

表2 結構變形控制指標一覽表

（3）袖閥管接口處需使用長度為20cm 的PVC 套管連接，并采用U-PVC 膠合劑將袖閥管和連接套管粘牢；袖閥管端頭應露出墻面20cm，并用套頭套牢，防止雜物入內。

（4）注漿內管采用Ф50 壁厚3.5mm 無縫鋼管，與雙塞管連。注漿時一次拔出注漿管長度不超過50cm。

（5）施工前應進行試注試驗，套殼料配比、雙漿液的參數配比、注漿壓力、注漿速度，根據現場試驗調整確定。

（6）注漿過程中應經常檢查，記錄注漿壓力、注漿量、凝膠時間，掌子面及附近支護狀況，并根據地質條件變化調整注漿參數。當注漿壓力突然上升或從孔壁、地面溢漿時，應立即停止注漿。

（7）加固后的士體強度14 天無側限抗壓強度≥1.0MPa，滲透系數k≤10-6cm/s。若達不到設計要求，不得開挖，應及時補強。

（8）注漿工藝可根據現場施工情況調整。

（9）通過重要管線下方時應注意注漿管的布置，不得破壞重要管線，注漿時應注意控制調節注漿壓力，以免對重要管線造成損壞。

（9）地鐵2 號線地連墻墻后加固范圍為破墻邊線以外2m。

（10）注漿加固完成且土體強度達到設計要求后方可破除地連墻，地連墻破除后掌子面噴C20 砼，厚100mm。

3.3.2 地下連續墻鑿除施工方案

13 號線共建綜合管廊盾構穿越范圍內地下連續墻鑿除施工內容包括：

（1）盾構穿越范圍內的地鐵2 號線科苑站地下連續墻，墻厚800mm；

（2）本工程采用Φ6480 土壓盾構機，為保證盾構順利穿越，地下連續墻鑿除范圍外擴至以盾構機中心線為圓心，直徑為6680mm 的圓形區域，鑿除厚度共計800mm。

為了保證破除地鐵車站圍護結構過程中，既有運營線的穩定性和安全性，需對運營線路實施監測，包括道床頂面和軌面，監測點布設圖見圖3，車站結構變形指標控制表見表2。

4 結論

結合國內盾構法隧道施工案例，盾構機目前無法穿越Ф28的螺紋鋼混凝土結構，因此盾構施工過程中遇到：（1）需做清障井進行破除，以保證盾構施工的連續性；（2）清障井開挖過程中，為避免車站結構和運營線路沉降過大，降水采用明排；（3）破除圍護結構時需對既有車站底板下地層進行注漿加固，降低沉降量。