地鐵車站穿地下管線沉降控制技術(shù)

宗建

(中鐵七局集團(tuán)第二工程有限公司 遼寧沈陽 110000)

隨著城市地鐵的飛速發(fā)展，在已有的城市建設(shè)環(huán)境限制下，洞樁施工法（Pile-Beam-Arch method，PBA）正逐漸成為建造城市地鐵的首選方法。PBA工法是淺埋暗挖方法的一種，主要用于地鐵車站地質(zhì)條件差、路面施工維護(hù)占地面積少等情況。PBA工法是由樁、梁、拱共同組成完整的結(jié)構(gòu)框架，通過二次施工加固、襯砌形成永久性支撐荷載。此法融合了導(dǎo)洞、樁梁、扣拱等施工工藝[1-2]，嚴(yán)格按照淺埋法操作規(guī)程施工，杜絕大步距開挖、支護(hù)不到位、封閉時間長、地層擾動大等問題，確保管線不被破壞。王秀英等人[3]以黃莊站洞樁法車站為工程背景，采用數(shù)值模擬與實(shí)測數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法，研究了洞樁法車站管線埋深、管線直徑、管線水平位置等因素對管線沉降的影響，并通過灰色模型進(jìn)行了管線預(yù)測。趙萌等人[4]以黃村站洞樁法車站為工程依托，闡述了洞樁法施工過程，通過加固土體的方法來減小土體開挖對管線的影響。佟天[5]以北京永安里站為工程背景，分析了洞樁法施工對既有管線的影響。張建國[6]總結(jié)了國內(nèi)洞樁法施工對管線沉降的影響規(guī)律，并通過工程實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證。本文以三好街站為工程背景，重點(diǎn)闡述了管線沉降應(yīng)對措施等內(nèi)容。

1 工程概況

三好街站為地鐵三號線的第二十座車站，前一站為方形廣場站，后一站為工業(yè)展覽館站。三好街站為3號線和規(guī)劃8號線的換乘站，3號線車站先期建設(shè)，規(guī)劃8號線車站遠(yuǎn)期建設(shè)。

該車站為暗挖站臺車站，有效站臺寬度為14 m，車站主體為地下兩層三跨框架結(jié)構(gòu)，車站總長為220.7 m。標(biāo)準(zhǔn)段寬度為22.7 m，標(biāo)準(zhǔn)段高度為15.6 m，頂板距離地面土層約7.0 m。車站共設(shè)置3個施工豎井，其中1#施工豎井兼做站前區(qū)間盾構(gòu)吊出井。三好街站共設(shè)A、B、C、D出入口通道。其中，1#施工豎井結(jié)合A出入口設(shè)置，2#施工豎井結(jié)合B出入口設(shè)置，3#施工豎井結(jié)合D出入口設(shè)置。車站平面圖如圖1所示。

圖1 車站平面圖

車站施工范圍內(nèi)管線比較多，在路中沿三好街方向的地下管線有排水管道（砼DN1 000，埋深5.25 m）、煤氣管道（鑄鐵DN200 低壓，埋深1.87 m）、給水管道（鑄鐵DN600，埋深2.14 m）、排水（砼DN1200，埋深3.37 m）、電力10 kV（銅700×500，埋深1.54 m）、給水（鑄鐵DN400，埋深1.66 m）。管線位置圖如圖2所示。

圖2 車站上方管線布置圖

2 工程特點(diǎn)及路面交通

工程所屬區(qū)域均為市區(qū)繁華地段，沿線道路均為城市主干線，交通繁忙，建構(gòu)筑物密集，道路及路口管線密集。因此，該標(biāo)段工程具有周邊環(huán)境復(fù)雜、施工工法多、施工內(nèi)容多、地下管線交錯復(fù)雜、工程風(fēng)險源多、車站暗挖施工工序轉(zhuǎn)換頻率快、施工配合復(fù)雜、施工組織難度大、文明施工、環(huán)保要求高等特點(diǎn)。

三好街站受限于三好街與文化路交叉路口，西北象限為沈陽市盛京醫(yī)院南湖院區(qū)，西南象限為金科賓館，東北象限為南湖五金工具市場，東南象限為和頤酒店，均為高大建筑物，導(dǎo)致現(xiàn)場交通復(fù)雜，三好街為“單向5車道+單向3車道”，現(xiàn)狀道路寬25 m，規(guī)劃道路紅線寬為35 m，近路口處規(guī)劃道路紅線寬40 m；文化路為雙向12 車道，現(xiàn)狀道路寬45 m，規(guī)劃道路紅線寬為60 m；道路均為城市主干線，交通繁忙。

3 主要應(yīng)對措施

（1）對管線進(jìn)行前期細(xì)致的管線勘察，對結(jié)構(gòu)上部與周圍管線進(jìn)行詳細(xì)探查，特別是確定有泄漏的管線或危舊建（構(gòu)）筑物，采集聲像資料，取得管線、建（構(gòu)）筑物的第一手資料，摸清其走向、尺寸、位置、閘閥位置、結(jié)構(gòu)形式、使用年限等信息，施工前進(jìn)行超前地質(zhì)測量，采取不同的施工方法和措施予以保護(hù)。

（2）在工程實(shí)施之前，由專家評審、論證、論證，特別的管道，在下穿之前，要制訂專門的施工計劃。

（3）對于穿越危險等級的建筑物和地下管線，應(yīng)采用不同的控制方法。對危險等級為2級或以上的危險源，必須按照“先加固，后施工”的原則，全程監(jiān)測和測量，完工后還要進(jìn)行工后評價。

（4）在暗挖隧道下穿管道開挖過程中，應(yīng)做到前期支護(hù)及時封閉，并及時進(jìn)行初支后注漿，保證初支結(jié)構(gòu)可靠，嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”的原則組織施工，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)周邊管線的巡視，發(fā)現(xiàn)異常及時上報，并聯(lián)系相關(guān)產(chǎn)權(quán)單位進(jìn)行確認(rèn)和處理，確保施工安全。

（5）注漿技術(shù)是控制管線和構(gòu)筑物沉降的關(guān)鍵技術(shù)，所以公司將積極運(yùn)用先進(jìn)的注漿技術(shù)，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時調(diào)整注漿壓力與注漿量，確保注漿效果，保證管線和構(gòu)筑物的沉降在可控范圍內(nèi)。

（6）依據(jù)各種施工條件的仿真分析，制訂合理的監(jiān)測量測方案，確定必須測量和選擇的工程，并在施工期間加強(qiáng)對建筑物的監(jiān)測，通過監(jiān)測資料的反饋，了解開挖和襯砌的應(yīng)力轉(zhuǎn)化和變化，并及時調(diào)整施工參數(shù)。

（7）在二次襯砌施工中，要嚴(yán)格控制臨時支護(hù)的斷裂長度，使二襯結(jié)構(gòu)早日成環(huán)，并適時地進(jìn)行二襯后灌漿，以保證結(jié)構(gòu)的致密和安全。

4 沉降控制措施

4.1 初支導(dǎo)洞

小導(dǎo)洞采用樓梯臺階法，樓梯臺階長1D（D為鉆孔寬度）。施工時，第一次挖樓梯的導(dǎo)向孔時，預(yù)留內(nèi)核土，內(nèi)核土長度為2.5 m，根據(jù)設(shè)計，小導(dǎo)洞開挖后對導(dǎo)洞添加一層混凝土對其長新面進(jìn)行封閉。在格柵上安裝柵格網(wǎng)片并采用格柵鋼架通過焊接的方式進(jìn)行二次加固，采用縱向連接的方法將鋼架、鋼筋進(jìn)行焊接，并在格柵內(nèi)側(cè)在增設(shè)網(wǎng)片。完成后快速噴射C20混凝土，進(jìn)行支護(hù)。上下臺階施工相協(xié)調(diào)，避免施工過程中掌子面傾斜角過大。

4.2 拱部超前小導(dǎo)管注漿

超前小導(dǎo)管采用φ32熱軋無縫鋼管，長度為2.5 m，小導(dǎo)管采用兩端形狀不同的并在一端焊有圓環(huán)的導(dǎo)管，在距鐵栓端0.5 m處開始鉆孔并打孔，孔徑為10 mm，每隔一定的距離在小導(dǎo)管上打孔。超前小導(dǎo)管注漿設(shè)計圖如圖3所示。

圖3 超前小導(dǎo)管設(shè)計圖

超前小導(dǎo)管注漿采用：PO42.5 水泥漿液（1∶1）∶水玻璃=1∶1（體積比），再用C20 混凝土噴射封閉掌子面后，然后對小導(dǎo)管內(nèi)部進(jìn)行清理，保證導(dǎo)管內(nèi)部干凈。根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求進(jìn)行注漿，注漿管可以選擇單孔或者雙孔進(jìn)行注漿。信息化施工多管并聯(lián)紙漿注入必須加工紙漿分離器，注入后立即堵住孔，防止?jié){液流出。注入的保護(hù)措施如下。

（1）在注入紙漿過程中應(yīng)發(fā)生堵塞其他孔和串聯(lián)紙漿孔，順序是在注入該孔時，將堵住的東西拿出來，用高壓風(fēng)或水清洗，如果出堵住的東西，仍然有漿液流出，不清洗，立即接手注入紙漿。

（2）壓力會發(fā)生驟升堵塞管道，應(yīng)立即停止并進(jìn)行檢查處理。

（3）如果壓力長時間不上升，應(yīng)檢查是否為巢漿或流離，如果不是上述原因，應(yīng)對漿液的配合比進(jìn)行調(diào)改減少漿液的凝固時間。總之，因其他因素造成的時間，不得大于漿液固結(jié)的時間，防止?jié){液凝固在水泵中。

4.3 格柵架立

鉆探輪廓修正合格后，根據(jù)需要進(jìn)行事前加固，及時鋪設(shè)結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)，進(jìn)行格柵鋼架架立，馬頭門洞口位置密排3榀鋼格柵，以加強(qiáng)斷面連接處的強(qiáng)度，第一榀馬頭門位置鋼格柵必須架立于橫通道側(cè)壁內(nèi)，并用L 型鋼筋與橫通道未破除鋼格柵連接成整體。

（1）拱形應(yīng)準(zhǔn)確定位，確保第一拱形的高度，注意標(biāo)高、中線、前鏡、左右高度、左后側(cè)等不同位置偏差的方向。

（2）鋼筋網(wǎng)的垂直偏差范圍為橫向方向±30 mm；縱向方向±50 mm，高度±30 mm，垂直度5%。

（3）鋼筋鋼架必須保證與其產(chǎn)鋼件同步施工，通過測量控制施工步調(diào)。測量組嚴(yán)格每隔5 m進(jìn)行一次數(shù)據(jù)測量。

（4）確定鋼框架的安裝位置后，及時連接鋼筋，采用直徑為22 mm 的螺紋鋼連接鋼筋，內(nèi)外交接間距為1 m。格柵制作與剖面圖見圖4、圖5。

圖4 格柵制作大樣圖

圖5 格柵剖面圖

4.4 信息化施工

（1）建立完善的監(jiān)測系統(tǒng)，對隧道和地表同時進(jìn)行監(jiān)測，數(shù)據(jù)實(shí)時傳遞并反饋施工。

（2）根據(jù)地面建筑的結(jié)構(gòu)型式，以及與車站、隧道區(qū)間的關(guān)系，對建筑的最大沉降量進(jìn)行預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)沉降的變化。

（3）根據(jù)隧道內(nèi)和地表檢測傳回的數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)測結(jié)構(gòu)、隧道內(nèi)部圍巖和隧道的穩(wěn)定性，據(jù)此來進(jìn)行施工的調(diào)整，控制地表沉降、隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)安全與地面施工的安全。

5 管線保護(hù)措施

（1）在施工前與施工人員進(jìn)行交流技術(shù)，提高工程人員對項(xiàng)目管線的保護(hù)意識與保護(hù)方法，確保施工時管線不被破壞。

（2）施工前檢查管道安全情況，對管線周圍的不安全的地方進(jìn)行保護(hù)，下穿管溝范圍拱部采用雙排小導(dǎo)管超前注漿，必要時采用上斷面注漿。

（3）及時在第一支構(gòu)體后面灌注水泥漿，并控制注漿效果。

（4）嚴(yán)格控制開挖步距為0.5 m。

（5）隧道下通過地下管道，采用鋼格子和噴射混凝土初期支撐和鋼筋混凝土二次襯組成，采用尖端小導(dǎo)管對土體進(jìn)行加固，并嚴(yán)格按照淺埋暗挖法操作規(guī)程施工，嚴(yán)禁大步距開挖、支護(hù)不到位、封閉時間長、地層擾動大，確保管線不被破壞。

6 結(jié)語

綜上所述，地鐵車站暗挖施工對地下管線的影響是地鐵車站施工不可避免的問題，管線沉降控制是經(jīng)常面臨的難題之一。基于此，本文結(jié)合工程實(shí)例，從初支導(dǎo)洞、拱部超前小導(dǎo)管注漿、格柵架立、信息化指導(dǎo)施工等方面總結(jié)了施工技術(shù)要點(diǎn)，并對地下管線保護(hù)提出注意事項(xiàng)。