新建地鐵車站基坑施工對(duì)既有車站影響控制

換乘地鐵車站兩個(gè)基坑雖然是相對(duì)獨(dú)立的，但由于新建車站基坑比既有車站基坑深，在新建車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)及基坑降水等工程活動(dòng)中控制稍有不當(dāng)，都會(huì)對(duì)既有車站的結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)安全造成極大的影響。天津地鐵6號(hào)線紅旗路站與既有2號(hào)線長(zhǎng)虹公園站采取同站廳十字換乘，在6號(hào)線施工時(shí)，2號(hào)線已經(jīng)處于運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。

1 工程概況

天津市地鐵6號(hào)線紅旗路站為地下3層島式站，站臺(tái)寬度為12.6m。車站主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)159.0 6m，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段寬21.9m。車站主體標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約為25.28 m，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用連續(xù)墻加內(nèi)支撐的支護(hù)形式，墻厚1.0m，墻幅標(biāo)準(zhǔn)寬6m，端頭井段地下連續(xù)墻深度45.91m，鋼筋籠長(zhǎng)度為43.51m，自質(zhì)量57.2 t，含吊索吊具共計(jì)60 t?；友刎Q向設(shè)置4道鋼筋混凝土支撐。

2 施工控制要點(diǎn)

1）地下連續(xù)墻較深，穿透的地層較復(fù)雜，泥漿控制不當(dāng)極容易造成塌槽、塌孔情況，影響地下連續(xù)墻的防水質(zhì)量，直接造成對(duì)既有車站的影響。

2）傳統(tǒng)刷壁器很難對(duì)成陰角的界面起到作用。

3）結(jié)合鋼筋籠骨架的布設(shè)位置，確定吊點(diǎn)的位置。同時(shí)加強(qiáng)吊筋的剛度保證鋼筋籠下放垂直。

4）在每個(gè)地下連續(xù)墻接縫外側(cè)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固以彌補(bǔ)地下連續(xù)墻接縫施工的缺陷。

5）合理設(shè)計(jì)降水井深度，嚴(yán)格區(qū)分疏干井和承壓井。

3 控制方法

3.1 地下連續(xù)墻成槽施工泥漿控制

泥漿在地下連續(xù)墻施工過(guò)程中主要是保證槽壁的穩(wěn)定性，對(duì)成槽機(jī)也起到潤(rùn)滑和冷卻作用。泥漿制備的原材料可選擇膨潤(rùn)土、粘土或者兩者的混合料，宜優(yōu)先選擇膨潤(rùn)土。制備泥漿的粘土應(yīng)進(jìn)行物理試驗(yàn)、化學(xué)分析和礦物鑒定。宜選擇粘粒含量＞45%，塑性指數(shù)＞20，含砂量＜5%，二氧化硅與三氧化二鋁含量的比值為3/4的粘土。超深地下連續(xù)墻施工時(shí)除滿足以上要求外還應(yīng)特別注意泥漿配置中水的使用，尤其是弱酸性水將對(duì)泥漿的性能影響很大。由于超深地下連續(xù)墻穿越的地層較多，變化較大，在超深地下連續(xù)墻施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)所開挖地層來(lái)調(diào)整泥漿的性能，例如在砂層較厚的地段應(yīng)該適當(dāng)加大粘度、加大泥漿密度；在粘性土地層適當(dāng)減小泥漿密度。泥漿的調(diào)整應(yīng)在規(guī)范規(guī)定的范圍之內(nèi)。特別是對(duì)表1中第5、6兩項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)應(yīng)該嚴(yán)格控制。

表1 新拌制膨潤(rùn)土泥漿性能控制指標(biāo)

3.2 地下連續(xù)墻刷壁質(zhì)量控制

地下連續(xù)墻較深，用吊車吊裝傳統(tǒng)配套刷壁器操作難以在30～40m深度范圍內(nèi)與地下連續(xù)墻接頭十字鋼板保持緊密連接，影響刷壁質(zhì)量；目標(biāo)地下連續(xù)墻接頭垂直度差，成陰角時(shí)更難以起到刷壁效果且用配套刷壁器在超深地下連續(xù)墻范圍內(nèi)刷壁1個(gè)來(lái)回需要5 min左右，達(dá)到20次刷壁次數(shù)需用時(shí)100min，長(zhǎng)時(shí)間涼槽風(fēng)險(xiǎn)很大。

根據(jù)各種接頭形式自制刷壁器，刷壁器略小于槽段寬度并將其通過(guò)機(jī)械連接可以固定在成槽機(jī)的抓斗上，利用成槽機(jī)抓斗進(jìn)行刷壁作業(yè)。應(yīng)用新工具后，刷壁20次時(shí)間可控制在1 h內(nèi)，不僅有效提高了刷壁效率，降低了涼槽風(fēng)險(xiǎn)，還保證了刷壁效果。此外，利用成槽的顯像糾偏功能，配合成槽機(jī)抓斗移動(dòng)，新制刷壁器在接頭垂直度差成陰角時(shí)，也能做到有效刷壁。

3.3 地下連續(xù)墻起重吊裝施工

在起重吊裝施工前先行計(jì)算鋼筋籠自重和吊索吊具的重量，確定主要履帶吊和附屬履帶吊的型號(hào)。吊點(diǎn)加固的U形鋼筋與下層主筋焊接，焊縫長(zhǎng)度10d（d為鋼筋直徑），焊縫飽滿。吊點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)桁架筋的位置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。由于超深地下連續(xù)墻鋼筋籠的重量較大，在起吊過(guò)程中應(yīng)注意吊點(diǎn)、穿杠的水平位置控制和吊筋的加固，以防止鋼筋籠起吊過(guò)程中由于自重大而產(chǎn)生過(guò)大的變形，造成鋼筋籠無(wú)法垂直下放，從而影響相鄰槽段的施工。

3.4 對(duì)既有車站采取主動(dòng)加固

換成節(jié)點(diǎn)處開挖至基底時(shí)風(fēng)險(xiǎn)較大。如果在換乘節(jié)點(diǎn)內(nèi)部進(jìn)行降水則極容易造成既有運(yùn)營(yíng)線路的沉降，如果不降水，則基坑開挖至基底時(shí)地下水會(huì)沿水平方向噴涌而出，造成換乘節(jié)點(diǎn)下水土的流失，同樣造成對(duì)運(yùn)營(yíng)線路的影響。在施工此部位時(shí)，一方面應(yīng)加強(qiáng)換乘節(jié)點(diǎn)的沉降觀測(cè)，另一方面在開挖至基坑底部前對(duì)換乘節(jié)點(diǎn)底部實(shí)施斜向水平注漿。水平孔在開挖面以上50 cm的位置，深入換乘節(jié)點(diǎn)底板底部，這樣不僅能起到加固既有車站底部土體的作用更能防止水土流失，對(duì)抑制既有車站變形大有裨益。

3.5 降水設(shè)計(jì)及疏干井和減壓井施工

疏干井降水影響半徑為8m，根據(jù)車站基坑面積確定淺層井的數(shù)量。淺層井施工采用無(wú)砂管，對(duì)接處及管壁外部均用密布網(wǎng)包裹。

減壓井?dāng)?shù)量應(yīng)結(jié)合基底穩(wěn)定性驗(yàn)算確定，應(yīng)能滿足基底及開挖面的穩(wěn)定。減壓井采用鋼管，在承壓水層的位置設(shè)置濾管，濾管的長(zhǎng)度應(yīng)與承壓水層厚度相等。為保證深層井有良好的使用效果，在降壓井填礫頂部填5.00m厚的優(yōu)質(zhì)粘土球止水，其上再用粘土填實(shí)，一直填到地面。

3.6 監(jiān)測(cè)技術(shù)與分析

對(duì)車站各主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及既有線路進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)研究分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并與設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，及時(shí)反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工?；影踩燃?jí)為一級(jí)，控制周邊地面最大沉降量≤0.1%H，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移≤0.14%H（H為基坑開挖深度）且≯30mm。監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、受力情況及基坑周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)。

4 質(zhì)量保證措施

1）在成槽過(guò)程中，派專人控制泥漿液面高度，使泥漿液面不低于導(dǎo)墻高度100 cm；每隔6 h分別對(duì)槽段內(nèi)及泥漿箱內(nèi)的泥漿進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)遇特殊情況加大檢驗(yàn)頻率。

2）為保證用足夠的儲(chǔ)備泥漿應(yīng)付突發(fā)事件（跑漿等），在槽段開挖前，泥漿儲(chǔ)備量應(yīng)不小于需求泥漿量的2倍。

3）在鋼筋籠吊裝前必須進(jìn)行試吊，兩車協(xié)作將鋼筋籠水平吊起，當(dāng)鋼筋籠離開地面約0.5m時(shí)兩車停止起鉤，檢查吊車和鋼筋籠、吊裝索具和吊點(diǎn)位置及加強(qiáng)鋼筋有無(wú)脫焊的異常情況以及吊點(diǎn)位置是否準(zhǔn)確。通過(guò)試吊確定起重吊裝的重心是否設(shè)計(jì)準(zhǔn)確，檢查籠子的剛度并確定起重機(jī)在各狀態(tài)下的吊裝重量及其性能參數(shù)。

4）在對(duì)既有車站底部斜向注漿加固時(shí)要保證注漿的施工質(zhì)量，注意對(duì)注漿壓力及水泥用量的控制，確保加固質(zhì)量。注漿加固期間加強(qiáng)對(duì)構(gòu)筑物的監(jiān)測(cè)，若出現(xiàn)抬升的情況減小注漿壓力或停止注漿。

5）根據(jù)減壓井抽水量及觀測(cè)井內(nèi)的承壓水位監(jiān)測(cè)值，確定開啟的減壓井?dāng)?shù)量、抽水速率，合理控制承壓水水位，將減壓降水對(duì)環(huán)境的影響控制到最低程度。在減壓井出水口安裝流量計(jì)通過(guò)抽水量反應(yīng)承壓水頭高度，確?；追€(wěn)定。

6）在降水過(guò)程中記錄減壓井的開啟時(shí)間并每天記錄抽水量，繪制成抽水量控制曲線。每天測(cè)量井內(nèi)靜水位及動(dòng)水位，當(dāng)實(shí)際水頭超過(guò)理論水頭時(shí)停止降水，當(dāng)水位回復(fù)后方可重新啟動(dòng)。

5 施工監(jiān)控結(jié)果與總結(jié)

依據(jù)本工法嚴(yán)格控制地下連續(xù)墻各工序的施工質(zhì)量，重點(diǎn)對(duì)護(hù)壁泥漿、刷壁、起重吊裝等關(guān)鍵工序加強(qiáng)管控。對(duì)地下連續(xù)墻接縫和既有車站采取主動(dòng)加固措施同時(shí)對(duì)降水設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，真正做到了按需減壓降水?；娱_挖至基底土質(zhì)干燥，基底驗(yàn)收滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。在施工監(jiān)測(cè)方面，2號(hào)線長(zhǎng)虹公園站結(jié)構(gòu)沉降僅為2mm，其他各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均在設(shè)計(jì)允許值范圍內(nèi)，很好地保護(hù)了既有建筑物及周邊環(huán)境安全。