地鐵車(chē)站施工時(shí)地面立交橋保護(hù)方案探討

李建旺

(中國(guó)鐵建十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 100124)

伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，作為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施的地鐵交通進(jìn)入了快速發(fā)展建設(shè)的時(shí)期。地鐵工程一般會(huì)沿城市主干道選線(xiàn)，線(xiàn)路經(jīng)常穿越繁華市區(qū)及大量立交橋、大型建筑物甚至文物保護(hù)性建筑物。在地鐵修建過(guò)程中如何既保證周邊建筑物的安全又不影響地面交通秩序是設(shè)計(jì)與施工所面臨的重要問(wèn)題。本文將以北京地鐵8號(hào)線(xiàn)安華橋車(chē)站施工為例，介紹一套在地鐵車(chē)站施工時(shí)對(duì)鄰近建筑物的安全保護(hù)方案。

1 工程概況

地鐵安華橋站位于鼓樓外大街、北辰路與北三環(huán)交叉路口的安華橋西側(cè)，橫跨北三環(huán)中路，車(chē)站呈南北向布置。安華橋?yàn)殚L(zhǎng)條苜蓿葉式互通性立交橋，橋梁呈南北向上跨北三環(huán)，橋梁總長(zhǎng)為57.5m，總寬為48.0m。橋梁結(jié)構(gòu)布置為4孔預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁，下部結(jié)構(gòu)為后張預(yù)應(yīng)力混凝土組合式T型墩和現(xiàn)澆條形T墩基礎(chǔ)及重力式橋臺(tái)，基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)，墩臺(tái)支座均采用橡膠支座。

安華橋基礎(chǔ)埋深2.4 m，車(chē)站暗挖外輪廓距橋基水平距離為5.25m，車(chē)站拱頂與橋基垂直距離為10.41 m，安華橋?yàn)楸镜罔F車(chē)站施工特級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源。隧道拱頂位于粉細(xì)砂層中，拱腰上半段位于粉土層中，拱腰下半段及拱底位于粉細(xì)砂層中，主要受粉細(xì)砂層、粉土層中間滯留水影響。橋基與隧道位置關(guān)系如圖1所示。

圖1 橋基與隧道位置關(guān)系(單位:mm)

2 變形控制指標(biāo)

根據(jù)《北京市軌道交通建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)管理體系》的相關(guān)規(guī)定及安華橋現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)報(bào)告，確定該橋?yàn)樘丶?jí)風(fēng)險(xiǎn)源。其變形控制指標(biāo)為:上部結(jié)構(gòu)相鄰墩柱基礎(chǔ)縱向不均勻沉降控制值為10mm，墩柱基礎(chǔ)橫向不均勻沉降控制值為5mm，主橋均勻沉降控制值為15mm，基礎(chǔ)平面變形控制值為5mm。墩、蓋梁傾斜度不大于1/1 000，橋區(qū)相關(guān)道路路面沉降控制值為最大沉降15mm或沉降坡度小于1∶1 000，并與橋梁結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)值對(duì)比，結(jié)構(gòu)不應(yīng)出現(xiàn)異常。

3 保護(hù)方案制定

對(duì)于本次地鐵8號(hào)線(xiàn)工程，初步保護(hù)方案設(shè)計(jì)了地面打設(shè)復(fù)合錨桿樁隔離和洞內(nèi)注漿加固2個(gè)方案?；诎踩A橋橋基形式、橋梁現(xiàn)狀及其重要性，保護(hù)方案一般應(yīng)首推隔斷法。但由于此次隔斷法需要占用北三環(huán)路，協(xié)調(diào)難度很大，施工難以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)降水井亦無(wú)法打設(shè)，最終確定采用洞內(nèi)長(zhǎng)、短管結(jié)合注漿加固保護(hù)方案。方案及具體措施如下:

1)在靠近橋基側(cè)的左線(xiàn)單洞，由原設(shè)計(jì)的CRD六步開(kāi)挖工法改為PBA工法，由邊樁、中樁、頂?shù)琢?、頂拱共同?gòu)成初期受力體系，承受車(chē)站施工過(guò)程中的荷載，以盡量減小暗挖施工引起的沉降。

2)由于三環(huán)路不具備降水施工條件，為保證暗挖施工的安全，單洞斷面左右2個(gè)小導(dǎo)洞進(jìn)行洞內(nèi)注漿，結(jié)合袖閥管注漿工法，采取長(zhǎng)短管相結(jié)合的水泥—水玻璃雙液漿注漿加固方案，對(duì)開(kāi)挖斷面周邊的粉細(xì)砂層進(jìn)行預(yù)加固，控制開(kāi)挖時(shí)斷面上部及兩側(cè)土體的擾動(dòng)。

4 保護(hù)方案實(shí)施

常用的洞內(nèi)注漿方法，雖然可以達(dá)到預(yù)期的注漿加固目的，但是肯定有未被固結(jié)的砂層和局部薄弱區(qū)域存在。為確保在隧道開(kāi)挖過(guò)程中地面建筑物的絕對(duì)穩(wěn)定，應(yīng)進(jìn)行短管補(bǔ)充注漿，以最大限度地減小開(kāi)挖對(duì)開(kāi)挖斷面上部及兩側(cè)土體的擾動(dòng)，保證橋基的安全。長(zhǎng)短管結(jié)合注漿工藝流程如圖2所示。

圖2 長(zhǎng)短管結(jié)合注漿工藝流程

本工程在進(jìn)行長(zhǎng)短管結(jié)合注漿施工時(shí)，采用內(nèi)徑φ56 mm、外徑φ68 mm的SX系列袖閥管進(jìn)行全斷面超前預(yù)注漿，每18 m作為一個(gè)注漿循環(huán)，分段后退式加固范圍為開(kāi)挖斷面以外5m。長(zhǎng)管注漿結(jié)束后，用短管補(bǔ)充注漿，以固結(jié)圍巖，同時(shí)起到支護(hù)作用。全斷面超前注漿孔布置如圖3所示。

圖3 注漿孔布置示意(單位:mm)

相比一般注漿工藝，袖閥管注漿工藝能根據(jù)不同地層采用相應(yīng)的注漿漿液，注漿的壓力及注漿區(qū)域亦方便控制，注漿效果穩(wěn)定可靠，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)鉆孔、注漿的平行作業(yè)，提高工作效率。目前在深圳、廣州、北京地鐵施工中已多次應(yīng)用，并取得了良好的效果。

袖閥管注漿的施工工序如下:

1)確定注漿孔位并鉆孔。注漿孔布置如圖4所示。

圖4 袖閥管注漿孔縱向放射狀布置示意(單位:mm)

2)下管作業(yè)。在注漿部位下B型注漿管，非注漿部位下A型注漿管。

3)封孔作業(yè)。對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔處理，以防止注漿過(guò)程中發(fā)生冒漿現(xiàn)象。

4)漿液配置。漿液采用“水泥—水玻璃”雙液漿，其中 W∶C=1∶1，C∶S=1∶1;水玻璃濃度為 35Be'，水玻璃模數(shù)為2.4。

5)注漿作業(yè)。注漿按由內(nèi)向外、由遠(yuǎn)及近的“約束—開(kāi)放型”方式進(jìn)行，以控制漿液擴(kuò)散范圍，保證注漿效果。注漿孔有效擴(kuò)散半徑為1.5m，注漿終壓為1 ～2 MPa。

5 其他注意事項(xiàng)

1)施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”十八字方針，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。

2)加強(qiáng)初期支護(hù)背后及二襯背后的回填注漿，注漿液采用水泥漿或水泥砂漿，注漿終壓為0.5mPa，小導(dǎo)管外插角為15°～30°。

3)小導(dǎo)洞開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)注意對(duì)拱腳的處理，及時(shí)清理浮渣并打設(shè)鎖腳錨桿。

4)加強(qiáng)拱頂沉降、收斂，地表沉降，橋梁沉降和差異沉降等監(jiān)控量測(cè)工作。如發(fā)現(xiàn)沉降或收斂偏大等異常，應(yīng)立即停止開(kāi)挖，及時(shí)進(jìn)行注漿和補(bǔ)償注漿。若發(fā)現(xiàn)橋梁支座部分偏移較大，應(yīng)對(duì)支座部分及時(shí)調(diào)整。

6 效果檢驗(yàn)

嚴(yán)格按照地面保護(hù)方案及質(zhì)量保證措施指導(dǎo)隧道的開(kāi)挖施工，在左線(xiàn)PBA單層段頂拱初支施作完畢后，測(cè)得橋基最大沉降值為1.29 mm。根據(jù)以往PBA工法的施工經(jīng)驗(yàn)，大拱施作完畢后沉降值為最終沉降的50% ～60%。因此，可以認(rèn)為按照目前的保護(hù)措施，能有效地控制橋基的整體沉降及不均勻沉降，從而保證安華橋在臨近隧道施工時(shí)的安全和穩(wěn)定。

7 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于在繁華鬧市區(qū)內(nèi)的地鐵工程，施工環(huán)境往往很復(fù)雜，因而要求更加嚴(yán)格，需要嚴(yán)格控制施工對(duì)臨近建筑物的不利影響。通過(guò)采用長(zhǎng)短管結(jié)合超前注漿的施工方法，配合袖閥管帷幕注漿等工藝，能有效加固地鐵隧道周邊的圍巖、控制上部建筑物的沉降和變形。類(lèi)似工程中需綜合考慮地面施工條件、隧道埋深和建筑物基礎(chǔ)形式等多種因素，確定合適的保護(hù)方案，確保地面建筑物的結(jié)構(gòu)和使用安全。

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