探討城市軌道交通接駁既有結(jié)構(gòu)施工安全保護(hù)方法

田志龍， 李 寧， 謝佳桓， 王長壽, 秦宗森

(中建八局第二建設(shè)有限公司 西南分司，重慶 400023)

0 引 言

隨著城市快速發(fā)展，人口高度集中，交通擁堵已成為城市顯著通病。軌道交通的出現(xiàn)大大改善了城市地面交通環(huán)境，既減少了地面擁堵，又利用其巨大的運(yùn)輸能力。目前中國多數(shù)一線、二線城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)已基本成型，隨著軌道交通網(wǎng)絡(luò)的完善，軌道工程面臨一個很大的瓶頸，即在建線路與既有線路接駁換乘。如何降低在建線路施工中對既有結(jié)構(gòu)的影響，減少接駁風(fēng)險，成了換乘站、樞紐站施工過程中的一大難題。

1 工程概況

1.1 擬建工程概況

重慶軌道交通九號線鯉魚池站位于江北區(qū)建新東路與長興路交叉口南側(cè)，沿長興路呈東南向布置。本站為換乘站，通過換乘通道與10號線鯉魚池站進(jìn)行換乘。車站全長216.7 m，為地下兩層拱形暗挖島式車站，站臺層標(biāo)高約213.752 m，站廳層標(biāo)高約219.102 m，共設(shè)置3個出入口、2個組風(fēng)亭，以及與10號線鯉魚池站的換乘通道。

擬建項目對既有軌道線路影響范圍包括10號線鯉魚池～曾家?guī)r區(qū)間以及10號線鯉魚池站。

1.2 既有軌道10號線概況

既有軌道10號線于2017年建成，2017年底正式運(yùn)營，現(xiàn)已開通運(yùn)營2年余，運(yùn)營正常。

2 工程重難點

九號線鯉魚池站位于10號線軌道保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)包括：車站主體結(jié)構(gòu)、廳廳換乘通道、臺臺換乘通道、2號風(fēng)道、風(fēng)井部分位置、3號安全出入口、2號無障礙電梯井、換乘通道排煙通道部分位置。

根據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ/T 202-2013)，該項目外部作業(yè)影響等級按附錄A計算，外部作業(yè)影響等級劃分參照《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》，影響等級劃分同時按照《城市軌道交通結(jié)構(gòu)檢測監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ 50/T-271-2017)進(jìn)行復(fù)核，從嚴(yán)判定影響等級[1](表1)。

表1 作業(yè)影響等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

該項目外部作業(yè)對車站的影響見表2，對區(qū)間的影響見表3。

表2 項目對車站影響

表3 項目對區(qū)間影響外部

(1)擬建九號線鯉魚池站與10號線區(qū)間隧道最小水平距離23.734 m，DK14+104.346～DK14+128.346段對10號線影響等級為二級。

(2)擬建臺臺換乘通道與10號線區(qū)間隧道最小垂直距離0.41 m且與10號線換乘通道結(jié)構(gòu)相接，全范圍對10號線區(qū)間及車站影響等級為特級；擬建廳廳換乘通道與10號線換乘通道結(jié)構(gòu)相接，K0+44.8～118.4段對10號線車站主體隧道影響等級為特級、一級。

鯉魚池站主體結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)與10號線位置關(guān)系平面圖如圖1所示，其中單斜線范圍為特級、一級影響區(qū)，雙斜線范圍為二級影響區(qū)。

圖1 鯉魚池站主體結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)與10號線位置關(guān)系平面圖

3 管控措施

3.1 施工振動影響控制措施

由于九號線鯉魚池站臺臺換乘通道、排煙通道施工處于10號線區(qū)間30 m控保范圍以內(nèi)，若采用控制爆破法開挖，爆破產(chǎn)生的地震波傳播至10號線區(qū)間引起振動，因臨近距離較短，爆破振速極難控制在1.5 cm/s以內(nèi)。

廳廳換乘通道距離較長，其中有39 m區(qū)域即K0+81～120范圍處于10號線區(qū)間30 m控保范圍以內(nèi)，其余位置距離10號線距離大于30 m。30 m距離以外位置，若優(yōu)化爆破設(shè)計方案，采用合理的方式，可以將爆破振速控制在1.5 cm/s以內(nèi)。

在項目部經(jīng)過反復(fù)計算后，得出結(jié)論，在距離10號線結(jié)構(gòu)30 m范圍內(nèi)不采用爆破施工。利用破碎油錘進(jìn)行開挖巖面的鑿打施工；利用機(jī)械將大大降低開挖過程中產(chǎn)生的振動，以此減小對10號線結(jié)構(gòu)的影響。

在廳廳換乘通道K0+0～81范圍施工時，采用控制爆破。嚴(yán)格控制爆破施工范圍，距既有結(jié)構(gòu)30 m以內(nèi)的位置嚴(yán)格禁止爆破作業(yè)。

關(guān)于控制爆破的措施如下：

3.1.1 控制爆破振動措施

(1)加強(qiáng)放炮員隊伍建設(shè)，爆破工必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，并持有爆破合格證；嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)程施工，嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”，“三保險”制度。

(2)制定放炮應(yīng)急預(yù)案和演練工作。

(3)嚴(yán)格控制裝藥量及炮眼布置，嚴(yán)格按照已通過評審的方案施工。

(4)嚴(yán)格控制開挖循環(huán)進(jìn)尺、炮眼鉆孔深度、單孔裝藥量及單段起爆藥量。

3.1.2 控制爆破噪聲措施

(1)嚴(yán)格控制裝藥量及炮眼布置，嚴(yán)格按照已通過評審的方案施工。

(2)嚴(yán)格按方案制作炮泥對炮眼進(jìn)行堵塞。

(3)配置足夠起爆段數(shù)雷管，控制單段起爆孔數(shù)及藥量，減少單段起爆聲音。

(4)采用秒差雷管，加大起爆段間的間隙時間，防止爆破多段聲音疊加。

3.2 施工引起的變形、沉降影響控制措施

鯉魚池廳廳換乘通道、臺臺換乘通道與10號線區(qū)間隧道距離很近，項目施工后，會引起臨近區(qū)間隧道產(chǎn)生附加水平位移和整體沉降。

控制措施如下：

(1)嚴(yán)格按照設(shè)計文件、安全評估等要求組織施工。

(2)橫通道開挖全過程采用破碎油錘進(jìn)行機(jī)械鑿打開挖，縮短開挖進(jìn)尺，每循環(huán)不大于1榀鋼拱架支護(hù)長度，并且嚴(yán)格控制巖面超欠挖，減少對二次圍巖應(yīng)力衰減，確保橫通道上覆巖體的自承性、整體性[2]。

(3)在開挖完成后，立即組織人員在掌子面利用噴射混凝土進(jìn)行初噴，使巖面保持穩(wěn)定，補(bǔ)強(qiáng)因開挖產(chǎn)生的圍巖應(yīng)力狀態(tài)損失。在鋼架、錨桿、鋼筋網(wǎng)施工后，及時完成噴射混凝土施工。若出現(xiàn)噴射砼施工空洞，及時設(shè)置注漿管，對空洞位置進(jìn)行注漿封閉。

(4)嚴(yán)格控制隧道初支底腳施工質(zhì)量，必要時施工臨時鋼架仰拱，并緊跟仰拱底板砼澆筑施工。在初支拱架架設(shè)時保證拱架落于基巖，基巖破壞位置利用混凝土制作拱架基礎(chǔ)，杜絕拱架發(fā)生沉降失穩(wěn)。

(5)開挖掌子面隨施工跟進(jìn)臨時集水井(集水井尺寸為長2 m×寬1.5 m×深1 m，間距10 m)，集水井距拱腳不少于1 m，將施工污水、地下水匯集至集水井內(nèi)統(tǒng)一抽排，減少施工用水、巖系滲水對拱腳穩(wěn)定性的影響[2]。

(6) 在車站主體隧道內(nèi)設(shè)置應(yīng)急搶險物資堆放處，備有工字鋼、方木、油壓千斤頂?shù)葢?yīng)急搶險物資，若發(fā)生監(jiān)測預(yù)警的情況，迅速利用搶險物資對預(yù)警位置初支進(jìn)行加強(qiáng)，利用工字鋼、方木、油壓千斤頂進(jìn)行反撐。

3.3 施工造成接駁風(fēng)險分析采取措施

鯉魚池廳廳換乘通道、臺臺換乘通道分別接入10號線鯉魚池站站廳換乘通道與站臺換乘通道。施工過程中產(chǎn)生的噪音、粉塵、有害氣體及施工用水進(jìn)入10號線鯉魚池站，將影響乘客舒適度及增加車站運(yùn)營管理難度。

應(yīng)對措施如下：

(1) 廳廳換乘通道、臺臺換乘通道與10號線鯉魚池站相接位置，均采用機(jī)械開挖，利用破碎錘對巖體進(jìn)行鑿除，可有利減少粉塵和噪音的產(chǎn)生。

(2) 合理安排施工工序。換乘通道未貫通前對10號線影響為噪聲污染，所以將產(chǎn)生噪聲較大的諸如開挖等工序安排在夜間(停運(yùn)期)，初期支護(hù)(噪聲較小)等工序安排在白天，減少對10號線的影響。

(3) 接駁位置：換乘通道距離10號線換乘通道接口位置5 m時，立即停止機(jī)械施工，采用人工開挖作業(yè)，降低對既有結(jié)構(gòu)影響。同時保護(hù)好10號線原有封堵結(jié)構(gòu)，待換乘通道作業(yè)結(jié)束，不再產(chǎn)生噪聲、粉塵時再進(jìn)行封堵結(jié)構(gòu)的破除。

(4) 場地封閉：換乘通道施工前與10號線場站內(nèi)管理人員進(jìn)行溝通，將換乘通道相接位置采用硬質(zhì)圍擋封閉，圍擋應(yīng)考慮使用吸音材料，并覆蓋環(huán)保篷布，設(shè)置警示標(biāo)示牌。

(5) 降塵措施：廳廳換乘通道、臺臺換乘通道貫通后為減少九號線鯉魚池站粉塵對10號線鯉魚池站的影響，在換乘通道兩端分別設(shè)置門簾，且在9號線端洞口設(shè)置噴霧降塵系統(tǒng)。目前鯉魚池站車站內(nèi)已開展內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工，施工煙塵較小，對既有站影響不大。

(6) 防排水處理

①在隧道兩側(cè)設(shè)置排水溝(尺寸為20×10 cm，排水溝距拱腳不少于50 cm)，并與既有站站預(yù)留相接處設(shè)置截水溝(50×50 cm)，可有效控制施工用水的影響。

②在隧道施工過程中注意控制坡率，若因設(shè)計因素出現(xiàn)反坡，及時在掌子面位置設(shè)置臨時集水坑，并對附近積水進(jìn)行引流。在作業(yè)面前移后設(shè)置新的集水坑，后方集水坑及時采用素砼回填。

③二襯防水處理。具體防水措施包括以下幾點。一是與既有線接駁過程中接縫防水是重中之重，同時在隧道初支面設(shè)置柔性全包防水層。二是如若既有結(jié)構(gòu)預(yù)留接口處防水板、中埋止水帶等防水措施損壞，應(yīng)采取必要的補(bǔ)救措施:對預(yù)留施工縫處進(jìn)行踢打，露出混凝土粗骨料后，涂刷水泥基結(jié)晶滲透結(jié)晶；在缺失防水措施位置沿環(huán)向設(shè)置內(nèi)外兩道遇水膨脹止水條；若接駁位置存在鋼筋預(yù)留接頭，應(yīng)對鋼筋進(jìn)行保護(hù)，在鋼筋與混凝土交接位置包裹遇水膨脹止水膠;在接駁施工結(jié)束后，對施工縫位置進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)，漿液選取采用環(huán)氧樹脂+水泥砂漿，對潛在縫隙進(jìn)行填補(bǔ)，并補(bǔ)強(qiáng)混凝土強(qiáng)度。三是對于廳廳換乘通道、臺臺換乘通道與10號線接駁處防水按照變形縫防水進(jìn)行施做，具體要求為：環(huán)向變形縫安裝止水帶，凈空側(cè)設(shè)置不銹鋼接水盒。

4 應(yīng)急處置

4.1 施工過程中振動達(dá)到預(yù)警值、報警值時

由于本工程爆破施工點均在10號線50 m范圍以外，施工過程中爆破振動監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警時，立即采取以下措施：

(1)立即停止原爆破方案施工，調(diào)整爆破方案，采取減少循環(huán)進(jìn)尺、機(jī)械法配合控制爆破法開挖、設(shè)置減震孔、創(chuàng)造凌空面等措施控制爆破振動。

(2)經(jīng)過調(diào)整爆破方案，相應(yīng)的減振措施均實施后(振動超允許值不超過3次)，將控制爆破法開挖調(diào)整為機(jī)械法開挖。

4.2 作業(yè)過程中沉降值接近預(yù)警值時

9號線鯉魚池站廳廳換乘通道、臺臺換乘通道、排煙通道施工過程中某一部位作業(yè)時，出現(xiàn)接近預(yù)警值的現(xiàn)象，立即采取以下措施：

(1)立即停止施工，封閉掌子面并反壓回填。

(2)對監(jiān)測超限區(qū)域設(shè)置臨時鋼支撐、臨時仰拱(工18鋼架)封閉成環(huán)，間距與鋼架間距保持一致，同時打設(shè)注漿管對進(jìn)行注漿(采用)，通過一定壓力和漿液體積適當(dāng)平衡結(jié)構(gòu)沉降。

(3)及時跟進(jìn)仰拱與掌子間的初支仰拱、二襯，及時封閉控制施工隧道沉降、收斂。

(4)加強(qiáng)監(jiān)測及時預(yù)警，指導(dǎo)施工。

(5)組織專家、各單位討論分析隧道后續(xù)施工方案，保證順利通過旁穿區(qū)域。

4.3 既有線沉降超限

既有10號線主體、區(qū)間上方最大水平位移、豎向沉降警戒值為10 mm，監(jiān)控發(fā)現(xiàn)沉降達(dá)到70%預(yù)警時,立即采取以下措施：

(1)立即停止開挖施工，封閉施工掌子面；施工處其余施工措施同“施工過程中沉降值達(dá)到預(yù)警值時”的處置方式。

(2)通知軌道線運(yùn)營部門控保辦聯(lián)系人，對正在運(yùn)營中的線路采取必要措施，保護(hù)乘客及軌道工作人員安全，防止不良社會影響出現(xiàn)；

(3)同時把有關(guān)信息上報相關(guān)各個單位和部門，加強(qiáng)對既有線結(jié)構(gòu)和軌道的檢查和量測工作。

4.4 既有線結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫

在作業(yè)過程中，要加強(qiáng)對已運(yùn)營線路區(qū)間、車站等部位結(jié)構(gòu)安全的檢查，對先期排查過程中發(fā)現(xiàn)的裂縫進(jìn)行標(biāo)記，隨時關(guān)注已有裂縫的變化情況，對于一些對結(jié)構(gòu)的使用和強(qiáng)度有影響的裂縫要及時進(jìn)行處理。處理措施如下：

(1)立即停止施工作業(yè)，封閉所有施工掌子面。

(2)組織有資質(zhì)的第三方檢測部門對于出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行結(jié)構(gòu)的耐久性和強(qiáng)度的進(jìn)行評估。

(3)根據(jù)評估結(jié)果采取相應(yīng)的處理措施，對于一般的結(jié)構(gòu)裂縫采用注環(huán)氧樹脂+水泥漿的漿液進(jìn)行注漿，若出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)耐久性和強(qiáng)度影響較大的裂縫，在專業(yè)單位評估鑒定后，根據(jù)專家意見，對既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)[3]。

4.4 有害氣體進(jìn)入既有線車站內(nèi)

若施工過程中出現(xiàn)有害氣體進(jìn)入10號線鯉魚池站，采取以下應(yīng)急措施：

(1)立即停止9號線鯉魚池站、換乘通道等洞內(nèi)作業(yè)施工，并與10號線運(yùn)營部門溝通及時加強(qiáng)運(yùn)營車站內(nèi)通風(fēng)措施；并加強(qiáng)疏導(dǎo)工作。

(2)項目部在9號線鯉魚池站找到產(chǎn)生有害氣體原因，控制有害氣體的產(chǎn)生。

(3)增加通風(fēng)設(shè)備對有害氣體進(jìn)行稀釋，作業(yè)人員配備防毒面具，及時對氣體進(jìn)行監(jiān)測；

(4)對其余通道進(jìn)行封堵，防止有害氣體串流，保證施工作業(yè)環(huán)境的安全性，避免類似的事件再次發(fā)生。

5 結(jié)束語

通過對既有線控保范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)施工的風(fēng)險分析及應(yīng)對措施的實施管控，實現(xiàn)既有線顯著影響區(qū)域內(nèi)新建結(jié)構(gòu)的順利施工，完成同既有線預(yù)留結(jié)構(gòu)的順利接駁，過程中采取有效措施，保證了施工過程中既有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效保障了線路正常運(yùn)營工作。施工全過程實現(xiàn)“零投訴、零阻工、零上訪、零傷亡”，并對相應(yīng)措施進(jìn)行了有效分類歸納，形成完整的既有線保護(hù)技術(shù)體系，對同類型工況下的其他項目施工，具有重要的借鑒意義。