緊鄰地鐵復雜深基坑地下結構綜合施工技術

許楊超，葉曉東，李鑫睿，劉光旭

(中建三局集團有限公司，北京 100097)

1 工程概況

石景山區北辛安棚戶區改造1608-656項目位于北京市石景山區北辛安路，地下5層，地上17層，分為A，B，C 3個塔樓，建筑面積23.47萬m2，建筑高度79.9m，檐口高度91.5m。由于緊鄰地鐵施工，基坑底部位于地鐵下側6.8m，且已運營地鐵結構安全要求嚴苛，擬建地下結構需采用分倉施工方案，先行完成遠地鐵側(南倉)支護及地下結構施工，然后利用已完成南倉結構與地鐵側護坡樁內支撐保證地鐵側變形在可控范圍。最后施工臨地鐵側(北倉)支護及結構。

2 支撐方案

北倉采用“護坡樁+鋼支撐+預應力錨桿”的基坑支護方案，鋼支撐采用φ600×12的圓鋼管，自上至下共設3道，鋼支撐中心標高分別為-6.345，-11.445，-16.950m。上部2道鋼支撐南側為已完成地下結構、北側為地鐵支護樁，第3道鋼支撐地鐵側撐點通過混凝土連梁實現，如圖1所示。

圖1 北倉支護剖面

支撐采用分步開挖、邊挖邊撐的整體施工方案。后續結構施工整體施工組織為隨結構施工逐步拆撐。第2道鋼支撐由于施加預應力較大，采取跳拆的施工順序。

3 工程重點、難點分析

3.1 周邊環境復雜

項目北側為正在運營的M6地鐵，東側緊鄰在施其他地塊，南側為已完成地下室結構，西側緊鄰北辛安路，土方、支護及結構施工均受外部環境制約。

3.2 與正在運營地鐵僅一樁之隔

北倉支護結構施工前地鐵已正式投入運營，開挖完成后地鐵支護樁外露，地鐵支護樁北側為采用逆作法施工的地鐵外墻。開挖及后續結構施工一旦對地鐵形成過大擾動將造成地鐵停運的嚴重后果，地鐵側對整個施工期間變形監測極其嚴苛，其中地鐵結構及軌道豎向變形、地鐵結構及軌道橫向變形控制值為3mm，結構變形縫兩側差異沉降、出入口及風道人防門兩端差異沉降均為2mm，道岔尖軌及基本軌剝離為1mm。

3.3 地下結構分倉施工

地下結構東西長272m，南北寬平均約82m。為滿足地鐵運營安全需求，地下結構分為南北兩個倉格進行施工，其中南倉寬度68m、北倉寬度約14m，由此造成大量施工縫需進行處理，且由于作業面狹小，北倉施工組織困難。

3.4 地鐵換乘接口施工復雜

地下1～3層存在部分地鐵代建結構，為金安橋地鐵出口及地鐵M6號線與M11號線換乘通道。通向待建M11號線共有2個接口，通向正在運營的M6號線共計5個接口。與M6號線接口由于預留接口位于地鐵護坡樁后側，運營期地鐵護坡樁切割/破除對運營安全影響大。要求先行完成結構施工，再做護坡樁切除及補做接口結構，對預留接口條件的準確性、接口位置施工工藝及防水均提出嚴苛要求。

3.5 鋼支撐與現有樓板位于相同位置

第1,2道鋼支撐由于傳力需求，設置在樓層梁板位置。結構施工需先完成豎向結構且達到一定強度后進行拆撐，再完成水平結構施工，造成結構施工不連續，施工組織困難。

3.6 第2道鋼支撐跳拆

由于第2道鋼支撐施加預應力最大，對控制地鐵側整體變形具有關鍵作用。根據安全評估結果，第2道鋼支撐拆除引起的地鐵結構變形最大，要求進行20m/40m跳拆施工，由此造成地下3層結構碎片化施工，即把整層結構分為20，40m倉格，先行完成20m倉格施工且達到論證要求強度后方可拆除40m段鋼支撐并完成對應結構施工。

3.7 防水逆做

外墻防水材料為SBS改性瀝青防水卷材，地下2層、地下3層外墻緊鄰地鐵護坡樁，結構完成后防水無作業空間，需先行完成防水施工，再使用單側支模施工工藝完成外墻施工。由于地鐵側護坡樁凹凸不平、防水緊鄰結構，給防水施工及成品保護帶來很大挑戰。

4 整體施工組織流程

通過對項目施工過程中的重點、難點分析，結合支護拆撐條件及結構施工外部環境，對整體施工組織編制專項施工組織設計。結構施工存在大量間歇，無法連續作業施工至地下室頂板。結構施工工藝流程如下：土護移交→人工清理余土→驗槽→墊層、防水基層、防水保護層及底板施工→地下5層結構施工→第1次結構施工暫停(拆模、防水施工→回填土施工→第3道鋼支撐拆除)→地下4層結構施工→第2次結構施工暫停(防水、回填土施工)→地下3層底板墊層施工→第3次結構施工暫停(拆20m段鋼支撐→防水逆做基層處理→地下2層、地下3層防水施工)→20m段地下3層結構施工(墻體單側支模)→第4次結構施工暫停(等待20m段結構強度達到設計要求→40m段鋼支撐拆除→防水逆做基層處理→地下2層、地下3層防水施工)→40m段地下3層結構施工→地下2層結構施工(地鐵接口后甩)→地下1層結構施工→地下2層拆模、地鐵接口護坡樁拆除→補做地鐵連通口結構。

5 特殊部位技術措施

由于存在大量結構施工暫停，如何縮短暫停施工占用時間，減緩大面積窩工造成人員流失為首要任務。同時，地鐵評估要求盡量減少晾槽時間，亦需要按評估要求嚴格執行拆撐前置條件，避免引起地鐵結構變形超預警。防水逆做以及地鐵接口防水施工難題需尋求合適解決方案，避免移交地鐵后滲漏造成不良影響。

5.1 地下4層、地下5層技術措施

根據設計要求，肥槽回填土使用級配砂石。第3道鋼支撐拆除條件為地下5層結構施工完成且回填完成，結構及回填土對護坡樁形成有效側壓力，防止地鐵側變形超預警。回填存在以下制約：①地下5層距回填土下土點回填高度約20m，且存在鋼支撐、地下3層地基(-16.150m)影響，回填難度大、安全風險高；②回填完成后將作為地下3層地基，對回填質量要求高；③為保證回填安全，需等待結構強度達到設計要求方可進行；④回填效率低造成整體工期不可控。

針對以上問題，同時考慮其經濟性，項目擬采用預拌流態固化土或泡沫混凝土代替級配砂石作為回填材料。兩者均能解決回填效率低、回填安全風險的問題。預拌流態固化土由于其密度大、凝結時間長，同時對場地要求更為嚴苛，綜合對比泡沫混凝土為最優，最終采用泡沫混凝土為回填材料。

泡沫混凝土主要優點如下：①容重小(700kg/m3)，凝結時間短，外墻側壓力小，外墻澆筑7d后即可插入回填；②可泵送，施工速度快(600m3/d)；③抗壓強度高(1MPa)，比設計要求地基承載力(350kPa)高約3倍；④澆筑完后形成整體，質量可靠。

5.2 防水逆做施工

地下2層、地下3層外墻緊鄰地鐵護坡樁，外墻施工完成后防水卷材無作業空間。類似問題常規均采用內防水代替外防水，但部分區域屬地鐵代建換乘站廳及出站口，地鐵建管否決內防水方案。

防水外貼基層現狀為護坡樁，由于樁間及樁面凹凸不平，不具有直接進行防水施工作業條件。且護坡樁與待建結構外墻沖突，先行將護坡樁進行初步剔鑿，減小護坡樁不平整度。

項目部經多次內部研討認為護坡樁有防水粘貼可能，制定樣板計劃驗證方案可行性。具體做法為：第2道鋼支撐拆除后，靠護坡樁搭設雙排腳手架人工剔樁，將與擬建外墻沖突部分護坡樁面剔除(防水基層初步平整)，然后對護坡樁面進行初步抹灰，使防水基層達到基本整平；然后第2遍抹灰，在第1遍抹灰基礎上減緩凹凸不平。然后在初步整平的護坡樁上進行防水卷材熱熔施工。樣板完成后請業主、設計、監理共同檢驗并專題研討，方案獲各方高度認可。

目前地下結構已施工完成且經過雨季考驗，防水滲漏率優于其他部位外墻防水。

5.3 補做地鐵接口結構

地鐵側采用逆作法施工，防水材料為1.5mm厚PCB防水，預留接口為200mm厚砌塊。接口整體施工工藝：外墻防水施工甩入接口→接口定位→護坡樁破除→防水基層處理→防水接駁→接口結構施工。先行施工防水在地鐵接口位置需預留部分防水在地鐵接口，以便后續防水接駁，形成防水閉環。防水甩入接口內長度應不小于0.8m(第1道)、0.4m(第2道)。

護坡樁直徑為1m，由于其破除完成須將接口完全暴露，上下兩側剔鑿深度需滿足結構完成面以下/以上“一個結構板厚+墊層+防水保護層+防水厚度”；左右兩側由于剔除完整樁，造成剔鑿深度過大，采用混凝土將基層找補至接口結構外墻完成面。具體流程如圖2所示。

圖2 地鐵接口施工流程

接口兩側防水材料不一致，對兩側防水接駁做法進行深化，采用定基膠帶作為防水接駁密封材料。節點做法如圖3所示。

圖3 地鐵接口防水接茬節點深化

6 整體施工過程支護結構變形分析

監測主要分為基坑監測和車站結構監測，其中基坑設置沉降、水平位移、錨索軸力、支撐軸力監測點，車站結構設置沉降及水平位移監測點。主要變形控制指標如表1所示。

表1 運營階段工程影響范圍既有結構及軌道變形控制指標

截至2020年8月31日，持續實施監測共計56期，地鐵側各項監測指標均在可控范圍，監測值如表2所示。

表2 變形監測結果

北倉結構施工計劃工期301d，實際工期共計278d，地鐵側變形、結構施工質量、防滲漏均在控制值范圍內，整體實施效果超各參建方預期。

7 結語

1)緊鄰地鐵結構施工組織復雜性遠比普通深基坑大，需要引起充分重視，特別是實施前策劃需要翔實，做到未雨綢繆。

2)給復雜深基坑項目提供一種可推廣新型回填技術，相較于純混凝土回填具有一定的經濟性，同時比土質材料有更好的適用性及可靠性。

3)內防水有其特殊局限性，提供一種經濟卷材防水逆作法施工工藝，其實施效果能夠滿足嚴苛防水要求，但前提是增加過程檢查，嚴格驗收程序。

4)提供一種不同材料防水接駁做法，為類似工程提供借鑒。