地鐵PBA暗挖車站臨近地下建構(gòu)筑物施工技術(shù)研究

王博軍

中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司鐵路工程公司 北京 10007 1

北京地鐵12號線長春橋站采用PBA-8工法施工，暗挖車站周邊環(huán)境復(fù)雜，其中典型斷面為PBA暗挖車站側(cè)穿地下建筑物及下穿大直徑管線，主要包括：側(cè)穿世紀(jì)金源地下古玩城（最近距車站主體結(jié)構(gòu)僅0.6m），下穿DN2000上水管（距PBA頂拱位置僅0.66m）。

1 地層沉降及構(gòu)建筑不均勻沉降規(guī)律研究

PBA施作將引起深部地層沉降及地下建構(gòu)筑物不均勻變形，進(jìn)而造成結(jié)構(gòu)破壞甚至重大影響。通過FLAC3d數(shù)值模擬并對比分析現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，對地表沉降、地下構(gòu)建筑物不均勻變形規(guī)律進(jìn)行研究。車站主體結(jié)構(gòu)與地下古玩城、大直徑管線接觸作用部分，車站主體結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)沉降值在15mm-35mm之間，地表沉降明顯偏向于地下古玩城方向，沉降規(guī)律見圖1所示。

圖1 地表沉降數(shù)值模擬與現(xiàn)場監(jiān)測對比圖

圖2 金源地下古玩城三邊界豎向沉降

地下古玩城邊界面均存在不均勻沉降，其中東面及南面與PBA接觸最近位置，沉降最大（最大沉降值約為9mm），西面沉降較東面及南面沉降偏?。ㄗ畲蟪两抵导s為4mm），詳見圖2；由豎向變形值計(jì)算得金源地下古玩城東面、西面及南面不均勻沉降率l分別為0.19%、0.16%及0.09%，表明金源地下古玩城東面不均勻沉降發(fā)展較大。

大直徑管線最大沉降值發(fā)生在長春橋車站主體結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，最大沉降值為32mm。由于金源地下古玩城的影響，近古玩城一側(cè)豎向變形斜率為0.063%，遠(yuǎn)古玩城一側(cè)豎向變形斜率為0.056%，近古玩城一側(cè)大直徑管線受豎向不均勻變形較大，不均勻沉降曲線見圖3。

圖3 大直徑管線不均勻沉降曲線圖

圖4 地下構(gòu)建筑物加固措施

2 施工地層加固措施

2.1 側(cè)穿地下古玩城施工應(yīng)對措施

（1）上層導(dǎo)洞施工至掌子面距古玩城5m處，對古玩城底部進(jìn)行深孔注漿加固，加固范圍為導(dǎo)洞外邊線3m范圍；

（2）在古玩城影響范圍內(nèi)，對下層導(dǎo)洞拱頂及側(cè)墻采用深孔注漿加固。選取第一段深孔注漿加固施工作為深孔注漿土體加固施工的試驗(yàn)段，根據(jù)試驗(yàn)段的注漿加固效果確定后續(xù)深孔注漿施工參數(shù)。深孔注漿過程中，指定監(jiān)測組加強(qiáng)對地下室結(jié)構(gòu)沉降情況監(jiān)測，指定專人對地下室結(jié)構(gòu)影響范圍內(nèi)進(jìn)行巡視巡察，如發(fā)現(xiàn)跑漏漿現(xiàn)象立即停止注漿，立即進(jìn)行封堵處理。

（3）在古玩城影響范圍內(nèi)，邊樁采取加密措施，間距由1700mm調(diào)整為1500mm，同時(shí)加強(qiáng)樁體配筋增加支護(hù)體系剛度。

（4）導(dǎo)洞和扣拱施工過程中及時(shí)進(jìn)行初支背后注漿，根據(jù)監(jiān)測結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次補(bǔ)漿，嚴(yán)格控制注漿壓力和注漿量，保證注漿效果。

2.2 下穿大直徑管線施工應(yīng)對措施

（1）施工前應(yīng)對工程所在場地周邊地下管線進(jìn)行復(fù)探，同管線產(chǎn)權(quán)單位建立聯(lián)系，查清管線的具體狀況，以便在出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)能夠及時(shí)采取措施及進(jìn)行管線搶修，避免事態(tài)擴(kuò)大。

（2）開挖前對構(gòu)建筑周邊地層進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)檢測，查看地層中是否存空洞和和疏松區(qū)，并對空洞和和疏松區(qū)采取加固措施。

（3）施工中嚴(yán)格執(zhí)行超前探測制度，避免施工中突然遇到水囊。開挖有滲漏水時(shí)，掌子面設(shè)集水坑及時(shí)引排，滲水嚴(yán)重則立即封堵掌子面，留泄水管泄水后進(jìn)行注漿止水。

（4）采取深孔注漿和小導(dǎo)管超前加固措施。對上層導(dǎo)洞穿越大直徑的管線開挖拱部2m范圍內(nèi)超前深孔注漿地層進(jìn)行深孔注漿加固，深孔注漿效果不理想?yún)^(qū)域，采用小導(dǎo)管補(bǔ)充注漿。選取第一段深孔注漿加固施工作為深孔注漿土體加固施工的試驗(yàn)段，根據(jù)試驗(yàn)段的注漿加固效果確定后續(xù)深孔注漿施工參數(shù)。

3 PBA工法初支扣拱階段施工工序優(yōu)化

為了更好地控制初支、二襯扣拱階段的沉降量，對PBA工法初支扣拱階段的施工工序進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

圖5 “全斷面開挖”結(jié)構(gòu)受力簡圖

圖6 “半幅開挖”結(jié)構(gòu)受力簡圖

傳統(tǒng)PBA工法初支扣拱施工根據(jù)施工步序不同可分為“先中后邊”和“先邊后中”，根據(jù)開挖方式不同可分為“全斷面開挖”和“半幅開挖”。由PBA8導(dǎo)洞開挖沉降控制分析可知，先行施工部位形成穩(wěn)定殼體結(jié)構(gòu)后地表沉降趨于穩(wěn)定，后續(xù)施工結(jié)構(gòu)群洞效應(yīng)疊加影響不明顯[1]。以此可類推出初支扣拱“先中后邊”施工步序可有效控制車站中線位置初支扣拱期間的地表沉降，而PBA中線位置為地表沉降彎沉盆最大值所在位置，“先中后邊”可有效減少地表沉降最大值，同時(shí)地表沉降彎沉盆斜率較小，扣拱“先邊后中”施工步序可有效控制車站邊緣位置初支扣拱期間的地表沉降。

初支扣拱“全斷面開挖”，即施工采用預(yù)留核心土法開挖，開挖分上、下臺階進(jìn)行，臺階長度不小于1.5倍的凈寬；開挖至導(dǎo)洞仰拱標(biāo)高設(shè)置工20型鋼對撐連接相鄰中、邊導(dǎo)洞仰拱。

初支扣拱“半幅開挖”，即施工采用預(yù)留核心土法開挖，開挖凈空按照滿足安裝二次襯砌模板高度進(jìn)行控制，開挖至計(jì)算高度設(shè)置工20型鋼對撐連接相鄰中、邊導(dǎo)洞側(cè)墻初支結(jié)構(gòu)，計(jì)算高度以下保留原狀土體。

對比兩種初支扣拱開挖方式不難得出，“半幅開挖”方式在受力上由導(dǎo)洞側(cè)壁型鋼支撐及未開挖部分土壓力來共同承擔(dān)導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)所受拉力，可以更好的減少水平向結(jié)構(gòu)變形引起的地層形變[2]。

4 結(jié)語

（1）通過地層預(yù)加固措施及扣拱施工工序優(yōu)化長春橋地鐵車站主體結(jié)構(gòu)施作引起的地下古玩城豎向變形較小，其數(shù)值在-9-5mm之間?？拷黀BA一側(cè)，地下古玩城豎向變形以沉降為主；遠(yuǎn)離PBA一側(cè)，地下古玩城豎向變形以隆起為主。

（2）扣拱采用“先中后邊”的施工順序能夠更好地控制地面沉降變形，在中跨扣拱先行施工的情況下，為避免邊跨進(jìn)尺不一致產(chǎn)生的拱腳推力差導(dǎo)致中柱發(fā)生扭轉(zhuǎn)，兩側(cè)邊跨扣拱施工需保持同步；“先中后邊”可有效減少地表沉降最大值，同時(shí)地表沉降彎沉盆斜率較小，適用于PBA下穿管線等構(gòu)建筑物施工。

（3）扣拱“先邊后中”施工步序可有效控制車站邊緣位置初支扣拱期間的地表沉降，并不會導(dǎo)致地面沉降過大問題，同時(shí)不受兩側(cè)邊拱須同步跟進(jìn)施工的限制，這無疑降低了施工協(xié)調(diào)的難度。對于采用先邊后中的施工順序時(shí)中柱橫向位移的問題，可通過設(shè)置橫桿、鋼拉桿等措施對中柱和扣拱進(jìn)行約束，降低其不利影響，適用于PBA側(cè)穿構(gòu)建筑物施工[3]。

（4）扣拱“半幅開挖”方式可以更好的減少水平向結(jié)構(gòu)變形引起的地層形變，對控制地下構(gòu)建筑不均勻沉降作用明顯。