軌道交通附屬工程施工技術(shù)要點研究

摘要 城市軌道交通作為城市公共交通系統(tǒng)的主要組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)城市不同區(qū)域之間的快速連接，隨著地鐵的修建，基于治堵理念修建的港灣式公交站與軌道站點通常需要近距離接駁，而公交港灣基坑開挖通常會引起地面沉降車站頂部結(jié)構(gòu)和車站側(cè)墻結(jié)構(gòu)在水平和豎向的位移等，以上工程活動均可能對地鐵結(jié)構(gòu)安全和運營造成威脅。該研究分析了基坑開挖對地鐵站結(jié)構(gòu)豎向和水平方向位移的影響，并提出用分層分塊開挖方法，最大限度地限制了地鐵結(jié)構(gòu)的變形和墻面的位移與沉降，且引入具有良好承載性能的透水性混凝土材料，以增強地鐵周邊地層的穩(wěn)定性。通過這些措施的實施，可以有效減輕基坑開挖對地鐵系統(tǒng)的負面影響，保障城市交通的順暢和安全，該課題的深入研究，旨在為城市軌道交通建設(shè)提供有益的參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 軌道交通工程；分層分塊開挖；公交港灣站；地面沉降

中圖分類號 U215 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）01-0067-03

0 引言

隨著城市化進程的加速，公共交通系統(tǒng)的完善成為提升城市運行效率的關(guān)鍵，地鐵作為城市交通的骨干，其出入口的便捷性直接關(guān)系到乘客的出行體驗，然而在地鐵出入口附近進行公交港灣站基坑開挖過程中，地層應(yīng)力重分布可能導(dǎo)致地面沉降或位移，進而引起地鐵結(jié)構(gòu)變形、裂縫甚至結(jié)構(gòu)損傷，此外，施工期間也會對地鐵周邊交通造成較大影響。該文旨在探討在確保地鐵安全運營的前提下，如何高效、安全地實施公交港灣站的基坑開挖施工。通過對現(xiàn)有施工技術(shù)的梳理與分析，該文將重點闡述公交港灣基坑施工對車站頂部結(jié)構(gòu)、側(cè)墻的影響，引入透水性混凝土材料以減輕對主體結(jié)構(gòu)的影響范圍，并合理組織施工期間周邊交通組織，最大限度地減少施工對地鐵運營的影響，確保城市交通的順暢與安全。

公交港灣開挖施工過程不可避免地導(dǎo)致土層結(jié)構(gòu)的調(diào)整，進而可能對鄰近的既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)造成一定程度的影響。于海濤[1]運用Midas CT SNX有限元軟件，進行了三維數(shù)值模擬，結(jié)果顯示：隨著基坑開挖深度的不斷加深，隧道結(jié)構(gòu)的變形量也呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢；城市港灣公交站頻繁發(fā)生的路面水損害，易浩[2]將具有承載性能和透水性的混凝土用于施工材料中，避免了城市內(nèi)澇頻發(fā)；孫凱[3]摻硅粉和可再分散乳膠粉，降低透水混凝土透水系數(shù)，增強其抗壓強度；地鐵施工期間不可避免地會對城市交通組織產(chǎn)生顯著影響，丁捷[4]通過“工點”“區(qū)域”對交通組織方案進行分析與評價，并制定合適交通疏解方案。

1 主要工序和工藝

公交港灣停靠站施工主要工序包括放樣、現(xiàn)狀人行道板路緣石拆除、切割、混凝土路面破碎、基礎(chǔ)開挖、基礎(chǔ)回施工、混凝土路面恢復(fù)及人行道路緣石恢復(fù)八項工序，施工工序如表1所示。

2 工程概況及地質(zhì)條件

2.1 工程概況

某市2024年新開通一條東西向中運量輔助線，沿城市核心區(qū)外圍布設(shè)，該軌道線路全長29.57 km，共設(shè)22座車站，其中換乘站點7座。軌道站A是該線的中間站，是該市南部區(qū)域重要的交通節(jié)點，承擔(dān)南部區(qū)域通往主城區(qū)及西部、東部地區(qū)的主要客流。基于治堵的理念，為緩解該點客流激增時段，特別是早晚高峰時期的交通擁堵問題，2024年，經(jīng)該市市建委、交通局、軌道集團統(tǒng)一研究決定，在該站點出入口A和出入口D之間規(guī)劃一處公交港灣停靠站。但在兩個軌道出入口中間段，基坑開挖容易導(dǎo)致地鐵結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形，危及地鐵的運行安全，因此分析基坑開挖對地鐵的變形影響。該公交港灣站總長62 m，公交駛?cè)攵?2 m，停靠段35 m，公交車駛出段15 m，深度3.7 m，整個公交港灣地下空間為地鐵玻璃風(fēng)亭、主體結(jié)構(gòu)，擬建項目基坑開挖深度1 m，基坑開挖邊線距離地鐵出入口車站附屬結(jié)構(gòu)最近距離約2 m，停車區(qū)域與地鐵附屬結(jié)構(gòu)凈距約0.5 m，公交港灣站在軌道出入口的位置如圖1所示，公交港灣站尺寸平面圖如圖2所示。

2.2 工程地質(zhì)條件

該項目位于城市中心區(qū)與郊區(qū)的交界地帶，地形特征較為統(tǒng)一，在拆遷與勘探階段，現(xiàn)場記錄顯示，存在多種地表現(xiàn)象，包括鉆孔地面、既有道路、混凝土鋪裝，以及部分區(qū)域堆積了大量建筑廢棄物和磚石基礎(chǔ)。整體地形呈現(xiàn)平坦趨勢，高程范圍介于2.05～4.34 m之間，該區(qū)域并未發(fā)現(xiàn)顯著的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，各土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及設(shè)計參數(shù)如表2所示。

基坑開挖活動對地鐵站結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)為，其可能誘發(fā)車站頂部和側(cè)墻的顯著位移，這些位移可能導(dǎo)致車站在垂直方向上發(fā)生過度沉降或在側(cè)墻上出現(xiàn)超常傾斜，從而引發(fā)車站結(jié)構(gòu)的顯著變形和裂縫。鑒于此，以下是對車站頂部及墻面的位移變化進行的規(guī)律性分析。

基坑開挖完成后對車站頂部結(jié)構(gòu)位移情況如圖3所示，位于基坑附近的地鐵隧道頂部在基坑挖掘作業(yè)中承受的影響尤為顯著，該影響主要局限于基坑挖掘的直接區(qū)域，隨著挖掘作業(yè)向更深層推進，其對周圍環(huán)境的影響范圍也相應(yīng)地逐漸擴展。

施工過程中，主要對豎向和水平方向的位移產(chǎn)生影響，對于車站頂部結(jié)構(gòu)，車站結(jié)構(gòu)主要呈現(xiàn)出向基坑方向的水平位移，尤其是在混凝土路面破碎時，這一位移現(xiàn)象尤為顯著，達到4.79 mm，此外車站的主體結(jié)構(gòu)在垂直方向上也經(jīng)歷了輕微的下沉，其最大沉降量相對較小，為1.57 mm。

如圖4所示，基坑開挖完成后對車站側(cè)墻結(jié)構(gòu)位移，開挖至地下深度0.5 m，混凝土擋板的施工對地鐵內(nèi)部側(cè)墻均造成向下的豎向位移，最大豎向位移達到1.9 mm。而隨著開挖深度的增加，地鐵的豎向位移則從下沉轉(zhuǎn)變?yōu)樘内厔荩敝灵_挖至地下深度-0.6 mm時，抬升停止，此時累計抬升量為1.36 mm。基坑繼續(xù)開挖至坑底，地鐵隧道墻體再次下沉，相較于未開挖基坑時，最大豎向位移為0.8 mm。

3 城市軌道交通附屬工程施工技術(shù)要點

公交港灣基坑開挖通常會引起車站結(jié)構(gòu)的位移，影響地鐵的安全性，特別是當(dāng)開挖深度達到1.9 mm時，位移量達到峰值，此外，公交港灣屬于軌道交通工程附屬工程，其在開挖過程中除了對地鐵結(jié)構(gòu)性的影響以外，也會對地鐵周邊交通組織產(chǎn)生較大影響，合理組織其開挖期間交通流線，降低對地鐵的最低影響尤為關(guān)鍵，公交港灣站開挖過程中的施工技術(shù)要點主要包括以下幾個方面。

3.1 開挖技術(shù)要點

要減少開挖過程中的土體擾動范圍，該工程采用分層分塊開挖能最大限度地限制地鐵結(jié)構(gòu)的變形和墻面的位移與沉降，如圖5所示。盡量縮短基坑開挖卸荷后無支護暴露時間，滿足對稱開挖、均衡開挖的原則，使基坑開挖壓力對地鐵結(jié)構(gòu)受力均衡。該工程公交港灣深度3.7 m，開挖深度1 m，隨著開挖深度的遞進，對主體結(jié)構(gòu)的影響將越大，當(dāng)開挖至深基坑層時，對地鐵影響最大，橫向變形最大為4.56 mm，若采取分層開挖，能將橫向變形降低至2.35 mm。

3.2 施工材料混合技術(shù)要點

在混凝土材料的選擇上，相較于傳統(tǒng)的路面材料，透水混凝土具有良好的承載性能和透水性，其通過特殊的設(shè)計，使得混凝土內(nèi)部形成連通孔隙結(jié)構(gòu)，綜合了開級配瀝青混合料和瀝青碎石混合料的性能優(yōu)勢，攤鋪在封閉層上并經(jīng)碾壓后會形成空隙率18%～22%的表面磨耗層。

在橡膠改性瀝青混合料的拌和工藝中，精確的溫度控制是確保材料性能的關(guān)鍵。橡膠改性瀝青的加熱溫度應(yīng)嚴(yán)格維持在160℃±5℃范圍內(nèi)，礦料溫度則需控制在165±5℃，而最終的瀝青混合料溫度則應(yīng)穩(wěn)定在175±5℃。在拌和過程中，首先進行5 s的干拌，隨后進行35 s的濕拌，以確保材料充分混合。在碾壓階段，溫度的精準(zhǔn)控制同樣至關(guān)重要，必須密切監(jiān)控并調(diào)整碾壓溫度，以保持最佳的施工條件。透水性瀝青混合料由于其高粗集料含量和大比例的礦粉，極易在施工過程中發(fā)生離析，因此在攤鋪過程中，必須采取有效措施，如使用適當(dāng)?shù)臄備佋O(shè)備和施工技術(shù)，來確保混合料的均勻性，避免離析現(xiàn)象的發(fā)生，從而保證路面的透水性能和整體質(zhì)量。

4 結(jié)論

該研究深入探討了公交港灣基坑開挖引起的車站頂部結(jié)構(gòu)和車站側(cè)墻結(jié)構(gòu)在水平和豎向的位移，采用分層分塊開挖方法，最大限度地限制地鐵結(jié)構(gòu)的變形和墻面的位移與沉降，并引入具有良好的承載性能的透水性混凝土材料，保證路面的透水性。該研究成果為后續(xù)軌道交通工程的施工提供了重要參考，有助于推動行業(yè)發(fā)展，提高工程質(zhì)量和效率。

參考文獻

[1]于海濤.基坑開挖對臨近地鐵隧道影響分析及控制[J].科技資訊， 2024（3）：92-94.

[2]劉斌.透水性瀝青混凝土路面滲水試驗及施工質(zhì)量控制探討[J].交通世界， 2023（29）：74-76.

[3]孫凱.透水混凝土透水性能及抗壓強度試驗研究[J].黑龍江水利科技， 2023（3）：23-26.

[4]易浩，史秦源.透水混凝土在海綿城市港灣公交建設(shè)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟， 2019（6）：24-27.

收稿日期：2024-08-20

作者簡介：杜嬌（1988—），女，碩士研究生，研究方向：城市軌道交通工程技術(shù)、交通運輸規(guī)劃與管理。