中心城區(qū)地鐵車站施工遇地下通道拆除同步實(shí)施技術(shù)

陳海麗，陳少波，鄭堅(jiān)杰，史 劍，馬西峰

（1.南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210000；2.上海隧道工程有限公司，上海 200000）

0 引 言

隨著城市軌道交通的發(fā)展，各地對(duì)于地鐵建設(shè)的需求日益增多，在舊城區(qū)進(jìn)行地鐵工程建設(shè)時(shí)，遇到既有地下障礙物需要清除的情況時(shí)常發(fā)生。埋深較淺的障礙物（廢棄地下管線、建筑物基礎(chǔ)等）通過直接開挖清理或從地面引拔即可解決；但針對(duì)深部障礙物（樁基、地下隧道、聯(lián)絡(luò)出入口等），往往需要綜合多種施工方法和大型施工設(shè)備進(jìn)行清障，施工難度大且代價(jià)高［1-3］。

南京地鐵 5 號(hào)線山西路站土建施工需對(duì)既有山西路地下人行通道進(jìn)行拆除?，F(xiàn)場根據(jù)工程具體情況，因地制宜，選用合適合理的清障技術(shù)，采用精細(xì)化的施工管理，保證了山西路站高效安全施工。本文主要介紹車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工階段地下通道拆除施工方法及相應(yīng)的加固措施，為城市軌道交通建設(shè)類似工程提供借鑒和參考。

1 工程概況

南京地鐵 5 號(hào)線山西路站位于南京市鼓樓區(qū)中山北路與山西路交叉路口。沿中山北路，跨山西路路口設(shè)置，如圖1所示。山西路站為地下二層島式車站，總長 513 m，站臺(tái)寬度 12 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度 21.1 m，底板埋深 16.94 m。主體施工采用半蓋挖順作法，圍護(hù)體系為 800 mm 厚地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐。

山西路車站設(shè)計(jì)站位與原有山西路地下人行通道在平面位置上重疊，而地下通道四個(gè)端口分別通向山西路廣場、交通銀行、蘇寧銀河、金山大廈，通道平面布置呈“X”型，且東側(cè)對(duì)接湖南路地下商業(yè)街正處于土方開挖和結(jié)構(gòu)回筑階段（見圖1）。為保證車站工程地連墻施工，需拆除的通道涉及道路結(jié)構(gòu)層、地下人行通道止水帷幕、圍護(hù)鉆孔灌注樁、箱體結(jié)構(gòu)和坑內(nèi)加固體等障礙物。

車站及地下通道所處地質(zhì)情況如圖2所示，場地位于秦淮河漫灘，地勢平坦。地下人行通道拆除深度范圍內(nèi)主要土層為：1-1雜填土、1-2素填土、2-1 d3 粉砂、2-2b3-4 淤泥質(zhì)粉土。地下水穩(wěn)定水位埋深 0.50～2.80 m，平均高程 8.96 m。

圖1 山西路站平面圖

圖2 車站與地下通道位置處地質(zhì)圖（單位：mm）

2 施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工組織優(yōu)化設(shè)計(jì)

5 號(hào)線山西路站處于南京市中心區(qū)域，周邊交通流量大，周邊建筑物密集、地下管線復(fù)雜，施工場地狹小。根據(jù)收集地下通道相關(guān)資料，結(jié)合地鐵車站設(shè)計(jì)圖及施工籌劃，現(xiàn)場對(duì)地下通道的拆除方案與車站施工組織進(jìn)一步優(yōu)化。首先對(duì)地連墻和立柱樁施工存在影響的通道拆除，同步施工車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)；剩余地下通道將在車站主體土方開挖階段“隨挖隨拆”及附屬施工階段拆除。

地下人行通道拆除擬分三期實(shí)施如圖3所示。一期主要破除地下通道中對(duì)車站施工有影響的區(qū)域，為后期地連墻、立柱樁、十字路口蓋板的施工創(chuàng)造條件。二期主要破除位于車站地墻間的通道結(jié)構(gòu)，路口鋪蓋系統(tǒng)完成后施作車站二期圍擋，完成通道中山北路方向兩側(cè)地連墻施工，并開挖車站主體基坑，通道破除隨基坑開挖同時(shí)進(jìn)行。三期主要拆除站廳外擴(kuò)范圍內(nèi)通道結(jié)構(gòu)和車站三號(hào)出入口附近坡道結(jié)構(gòu)。過街通道西側(cè)出入口與車站西北側(cè)出入口位置上重疊，需整體拆除，并部分回填后進(jìn)行出入口施工，將 3 號(hào)出入口基坑向東外擴(kuò)，采用明挖法拆除該段通道。

圖3 地下通道拆除工程籌劃圖

因該通道位于繁忙十字路口，受限于交通組織需求，施工圍場空間有限，因此整個(gè)通道拆除的重點(diǎn)和難點(diǎn)集中在地下連續(xù)墻施工前的階段。圖4所示為一期施工交通導(dǎo)改與施工圍場示意圖，利用施工圍場在十字路口中心設(shè)置環(huán)島，在不阻斷交通的情況下地下通道拆除與地下連續(xù)墻同步施工，以節(jié)約工期，將對(duì)地面交通的影響降至最低。地下通道拆除工作主要包含地下通道圍護(hù)樁的拔除、地墻影響范圍的結(jié)構(gòu)破除等。具體步驟主要分為：施工準(zhǔn)備→路面破除、測量放樣→地下通道圍護(hù)樁拔除→地下通道結(jié)構(gòu)拆除與超深導(dǎo)墻同步施工→地下環(huán)道內(nèi)滿堂支架搭設(shè)→路口區(qū)域地連墻、立柱樁以及蓋板施工。

圖4 地下通道拆除一期施工圍場示意圖

2.2 地下通道圍護(hù)樁拔除施工技術(shù)

為了保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻的施工質(zhì)量，結(jié)合場地施工條件，本工程采用垂直度好、切割精度高、處理效率高、對(duì)周邊土體擾動(dòng)小的全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)拔樁施工技術(shù)（RT-200H 型全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配合 80 t 履帶吊）對(duì)地連墻影響范圍內(nèi)的地下通道灌注樁進(jìn)行拔除［4，5］。全回轉(zhuǎn)設(shè)備是能夠驅(qū)動(dòng)鋼套管進(jìn)行周回轉(zhuǎn)，并將鋼套管壓入和拔除的施工機(jī)械。該設(shè)備在作業(yè)時(shí)產(chǎn)生下壓力和扭矩，驅(qū)動(dòng)鋼套管轉(zhuǎn)動(dòng)，利用管口的高強(qiáng)刀頭對(duì)土體、巖層及鋼筋混凝土等障礙物進(jìn)行切削，然后利用抓斗將鋼套管內(nèi)物體抓出，從而達(dá)到清除障礙物的目的。主要施工流程如下：

1）確定樁位及設(shè)備安置。根據(jù)原有地下通道竣工圖，大致確定需拔除灌注樁平面位置后，破除道路結(jié)構(gòu)層和圈梁，找出灌注樁樁體，安排全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)就位，如圖5所示。

圖5 全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)現(xiàn)場照片

2）原有樁的截?cái)嗯c清除。本工程地下通道灌注樁樁徑為 0.8 m，現(xiàn)場采用直徑 1.2 m 套管。固定挖掘套管后，開始偏心半回旋往下壓，直至截?cái)辔恢谩Ｔ谔坠苓_(dá)到截?cái)鄻兜哪繕?biāo)深度后，全周旋轉(zhuǎn)挖掘套管，利用旋轉(zhuǎn)套管的扭力和切削刀具水平截?cái)嘣袠?。用抓斗取出斷樁，同時(shí)清理套管內(nèi)的土體。第1 段截好后，再用螺栓固定接上第2 節(jié)挖掘套管，繼續(xù)半回旋壓入，重復(fù)上述切斷操作，直至取出全部原有樁，如圖6所示。

圖6 原有灌注樁截?cái)嗉扒宄?/p>

3）填土、取管。現(xiàn)場取出的斷樁如圖7所示。障礙物清理完成后，在套管頂拔過程中，需要在套管內(nèi)回填具有一定強(qiáng)度的水泥土支護(hù)孔壁，減小對(duì)環(huán)境沉降的影響。本次拔樁采用 7 % 水泥摻量的水泥土進(jìn)行回填。回填過程中，水泥土頂標(biāo)高高出套管 2 m 以上，當(dāng)套管全部拔出后，水泥土同時(shí)填到地面。

圖7 現(xiàn)場取出斷樁

施工表明，采用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)拔樁，樁處理過程基本都是在套筒內(nèi)完成，能夠?qū)扼w無保留地清理出來。同時(shí)，套管可起到支護(hù)土體、防止土體坍塌的作用，全回轉(zhuǎn)套筒保護(hù)對(duì)周邊的影響能夠達(dá)到最小。

2.3 地連墻施工范圍的通道結(jié)構(gòu)破除與超深導(dǎo)墻同步施工

一期地下通道拆除范圍內(nèi)，頂板采用人工風(fēng)鎬進(jìn)行破除。側(cè)墻及底板采用鉆孔機(jī)切割并鑿除，沿超深導(dǎo)墻處的切口采用人工找平，避免對(duì)地連墻成槽造成影響。在進(jìn)行側(cè)墻底板拆除前，使用鉆孔機(jī)在通道底板引孔，并未觀察到涌水涌砂現(xiàn)象，因此側(cè)墻底板拆除時(shí)，采用抽排溝槽處的明水［6，7］。

導(dǎo)墻施工是確保地下墻的軸線位置及成槽質(zhì)量的關(guān)鍵工序。車站圍護(hù)施工階段，根據(jù)設(shè)計(jì)要求在地下通道影響范圍內(nèi)的地連墻施工前，需施作 7 m 超深導(dǎo)墻。為了使深導(dǎo)墻具有足夠的剛度與良好的整體性，本工程深導(dǎo)墻采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其斷面尺寸及配筋如圖8所示?？紤]頂板上方土方回填壓實(shí)度要求較低，且導(dǎo)墻兩側(cè)不能進(jìn)行土體加固，針對(duì)地下通道頂板上 2.5 m 深導(dǎo)墻施工，采用 1∶1 放坡開挖施工導(dǎo)墻，現(xiàn)澆導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)下部鋼筋錨入過街通道頂板。拆除地下通道頂板并完成通道支撐后，沿已完成導(dǎo)墻位置向下延伸施工深導(dǎo)墻，鋼筋錨入通道結(jié)構(gòu)頂板、底板及側(cè)墻，建立可靠連接。

圖8 深導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)立面示意圖（單位：mm）

2.4 通道內(nèi)部加固

當(dāng)?shù)叵峦ǖ澜Y(jié)構(gòu)部分拆除后，結(jié)構(gòu)體系受到破壞，在地面和通道內(nèi)部開展必要的施工活動(dòng)具有一定的風(fēng)險(xiǎn)，需要考慮采取必要的臨時(shí)支撐體系［8］。施工過程中為滿足地連墻施工期間 220 t 履帶吊等機(jī)械在地下通道上方行走的穩(wěn)定性要求，采用鋼筋混凝土墻+滿堂支架的形式對(duì)地下通道進(jìn)行加固，鋼筋混凝土墻設(shè)置于后期立柱樁位置，滿堂支架采用橫距 600 mm、縱距 600 mm，步距 1 200 mm，如圖9所示。同時(shí)，現(xiàn)場施工按照構(gòu)造要求布設(shè)掃地桿和剪刀撐，支架立桿上方采用方木和 M30 調(diào)節(jié)螺桿頂住地下通道頂板。根據(jù) GB 50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》和 JGJ 120-2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》，對(duì)通道結(jié)構(gòu)的承載穩(wěn)定性能計(jì)算，滿堂支架能夠滿足施工荷載作用下的穩(wěn)定性要求。

圖9 內(nèi)支撐墻和滿堂支架布置平面圖（單位：mm）

3 結(jié) 語

南京地鐵 5 號(hào)線山西路站地下人行通道拆除一期工作共完成 17 根灌注樁的拔除，車站地墻、立柱樁施工影響范圍通道結(jié)構(gòu)的破除；并同步施工完成路口處的地連墻、立柱樁及蓋板。由于措施得當(dāng)，周邊地表沉降控制在 4 mm 內(nèi)，符合控制要求，未對(duì)場外道路交通、周邊建構(gòu)筑物、地下管線造成影響。

通過該工程總結(jié)在復(fù)雜城市環(huán)境條件地鐵車站施工與地下障礙物破除同步施工的關(guān)鍵技術(shù)和施工經(jīng)驗(yàn)，可為后續(xù)類似項(xiàng)目提供參考。

1）既有地下通道資料的搜集是拆除工程的重要組成部分，并需在施工過程中不斷驗(yàn)證對(duì)既有構(gòu)筑物的認(rèn)知是否正確；

2）通道拆除要結(jié)合車站施工，綜合性強(qiáng)，涉及拔樁、降排水、既有結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)、監(jiān)測等工藝，需統(tǒng)籌考慮，確定合理施工方案；

3）采用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行灌注樁清障，具有速度快、安全、高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)周邊環(huán)境影響小，適用于鬧市區(qū)復(fù)雜環(huán)境下舊樁拔除。