地鐵T 型換乘新建車站施工對(duì)既有運(yùn)營(yíng)車站的影響及對(duì)策

王慶峰

（中鐵十四局集團(tuán)隧道工程有限公司，山東 濟(jì)南 250014）

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

鄭州地鐵7 號(hào)線孫八寨站與已運(yùn)營(yíng)的鄭州地鐵5號(hào)線市第二人民醫(yī)院站T 型換乘，兩車站平面位置關(guān)系見圖1。

圖1 孫八寨站與市第二人民醫(yī)院站平面位置

孫八寨站主體為地下三層雙柱結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段寬23.3 m、深約25.42 m，北盾構(gòu)井段寬27.8 m、深約26.93 m。采用明挖順作法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地連墻，標(biāo)準(zhǔn)段豎向設(shè)置4 道支撐，第1 道支撐為混凝土支撐，其余為鋼支撐。北盾構(gòu)井段豎向設(shè)置4 道支撐+1 道換撐，第1、3 道支撐為混凝土支撐，其余為鋼支撐。已運(yùn)營(yíng)市第二人民醫(yī)院站主體標(biāo)準(zhǔn)段為地下兩層雙柱結(jié)構(gòu)，寬23.1 m、深約17.35 m，換乘節(jié)點(diǎn)段為地下三層雙柱結(jié)構(gòu)，寬26.3 m、深約26.47 m，其施工階段圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁。

孫八寨站主體基坑緊貼市第二人民醫(yī)院站，接縫位置圍護(hù)結(jié)構(gòu)利用既有5 號(hào)線市第二人民醫(yī)院站圍護(hù)樁，圍護(hù)樁采用Φ1 200@1 500 mm 鉆孔灌注樁。孫八寨站與市第二人民醫(yī)院站接縫處基坑外側(cè)采用Φ800@450 mm 的三重管旋噴樁加固止水，加固區(qū)域半徑2 m。樁頂在第二道鋼支撐位置，樁底與地連墻底齊平。在孫八寨站與市第二人民醫(yī)院站接縫處基坑內(nèi)設(shè)置三排Φ800@450 mm 三重管旋噴樁止水?？拷? 號(hào)線圍護(hù)樁第一排樁頂在第三道混凝土支撐位置，樁底與地連墻底齊平；第二、三排樁頂在底板位置，樁底與地連墻底齊平，在第三道混凝土支撐處向接縫處5 號(hào)線圍護(hù)樁間基底插管注漿，設(shè)置兩排注漿管。注漿漿液采用水泥漿，注漿范圍為接縫處樁間基底以下5 m、圍護(hù)樁兩側(cè)30 cm。

市第二人民醫(yī)院站與孫八寨站接口處地下二層采用300 mm 厚鋼筋混凝土墻，為永久隔墻后期無(wú)需拆除。地下一層與地下三層均采用200 mm 厚鋼筋混凝土墻，為臨時(shí)封堵墻，后期孫八寨站主體施工接駁時(shí)進(jìn)行拆除。

1.2 地質(zhì)情況簡(jiǎn)介

孫八寨站地層主要為黏質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土。地下水位埋深為10.7 m，位于基底以上15.35 m。黏質(zhì)粉土層滲透系數(shù)為0.6 m/d，粉質(zhì)黏土層滲透系數(shù)為0.07 m/d，屬弱透水層。

2 總體施工方案

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/T202—2013），市第二人民醫(yī)院站結(jié)構(gòu)外邊線外側(cè)50 m 內(nèi)為軌道交通控制保護(hù)區(qū)，其保護(hù)區(qū)范圍涉及孫八寨站兩個(gè)流水段。

孫八寨站采用明挖順作法施工。軌道交通控制保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)基坑開挖方向?yàn)閺牡谝欢蜗虻诙伍_挖，待第一段開挖至第三道混凝土支撐位置時(shí)進(jìn)行混凝土支撐施工。由于高壓旋噴樁施工工藝本身特性限制，根據(jù)類似地質(zhì)條件施工經(jīng)驗(yàn)，旋噴樁深度過(guò)大后止水效果難以保證，因此，為盡量保證旋噴樁止水效果，對(duì)于坑內(nèi)三排旋噴樁，安排在第三道混凝土支撐施工完成后，將旋噴鉆機(jī)下放至基坑內(nèi)，從第三道混凝土支撐位置開始施工，代替從地面位置開始施工?？觾?nèi)三排旋噴樁施工完成后進(jìn)行5 號(hào)線圍護(hù)樁間注漿。第一段范圍內(nèi)第三道混凝土支撐、旋噴樁及樁間注漿施工占用時(shí)間較長(zhǎng)，為節(jié)省工期，在第一段施工混凝土支撐、旋噴樁及樁間注漿的同時(shí)第二段繼續(xù)向下開挖優(yōu)先見底。第二段比第一段優(yōu)先見底，除節(jié)省工期外，還便于提前清楚靠近既有線未知地層真實(shí)情況，同時(shí)開挖見底順序距離既有車站由遠(yuǎn)及近，可以避免既有車站背后土體卸荷過(guò)急導(dǎo)致既有車站變形、開裂的情況。

孫八寨站與市第二人民醫(yī)院站連通前需拆除5號(hào)線圍護(hù)樁及鋼筋混凝土臨時(shí)封堵墻，按照先連接結(jié)構(gòu)后拆封堵墻的順序進(jìn)行施工［1］，即先拆除圍護(hù)樁，然后進(jìn)行接口剩余結(jié)構(gòu)施工將5 號(hào)線車站結(jié)構(gòu)與7 號(hào)線車站結(jié)構(gòu)連接，最后將封堵墻拆除連通5號(hào)線車站與7 號(hào)線車站。在5 號(hào)線結(jié)構(gòu)與7 號(hào)線結(jié)構(gòu)連接前存在雨水倒灌、圍護(hù)結(jié)構(gòu)接縫滲漏水風(fēng)險(xiǎn)，封堵墻安排在最后拆除可以起到隔離作用。

3 對(duì)既有運(yùn)營(yíng)車站影響及對(duì)策

在軌道交通控制保護(hù)區(qū)內(nèi)對(duì)既有車站存在影響的施工作業(yè)有地連墻施工、降水、基坑開挖、接口位置混凝土構(gòu)件拆除、接口位置防水及結(jié)構(gòu)施工。

3.1 地連墻施工對(duì)既有車站影響分析及應(yīng)對(duì)措施

孫八寨站與市第二人民醫(yī)院站接口位置地連墻距市第二人民醫(yī)院站結(jié)構(gòu)邊最近凈距僅有1.2 m，泥漿易通過(guò)槽壁土層進(jìn)入既有車站，槽壁土層較薄易垮塌，一旦槽壁垮塌，既有車站結(jié)構(gòu)將直接暴露在泥漿環(huán)境下，地連墻施工存在泥漿滲漏風(fēng)險(xiǎn)。（1）應(yīng)對(duì)措施：對(duì)槽壁土層注水泥漿止水加固，漿液壓力控制值為0.5 MPa。該處土層為粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土，滲透系數(shù)小且具有一定的自穩(wěn)性，經(jīng)注漿后槽壁止水、穩(wěn)定性大大增強(qiáng)，達(dá)到維持槽壁土體穩(wěn)定和避免既有車站滲漏的目的［2］。（2）5 號(hào)線車站臨時(shí)封堵墻為后澆構(gòu)件，其與結(jié)構(gòu)板頂部接縫處難以密實(shí)，是易發(fā)生滲漏水的部位，提前進(jìn)行注入聚氨酯+高強(qiáng)防水砂漿抹面處理。（3）嚴(yán)格控制成槽過(guò)程中護(hù)壁泥漿的質(zhì)量，泥漿組成采用膨潤(rùn)土泥漿加入CMC 增黏劑、純堿。泥漿性能指標(biāo)：密度為1.03～1.10 g/cm3、黏度為19～25 Pa·s、pH值為8～9。成槽時(shí)要持續(xù)施工，不能停滯，成槽時(shí)間長(zhǎng)將增大槽壁坍塌、泥漿滲漏既有車站風(fēng)險(xiǎn)，從成槽到混凝土澆筑完成的累計(jì)槽壁暴露時(shí)間不超過(guò)24 h。

3.2 降水對(duì)既有車站影響分析及應(yīng)對(duì)措施

孫八寨站基坑內(nèi)設(shè)置疏干降水井進(jìn)行降水，降水設(shè)計(jì)為采用管井降水方案。地連墻及旋噴樁止水帷幕深度已深入不透水層，形成了封閉的止水帷幕，正常情況下孫八寨站基坑內(nèi)降水基本不會(huì)對(duì)5 號(hào)線市第二人民醫(yī)院站造成影響，但仍存在坑外地下水補(bǔ)給坑內(nèi)地下水的可能性，因此，孫八寨站降水可能會(huì)造成市第二人民醫(yī)院站范圍地下水流失，既有車站沉降。應(yīng)對(duì)措施：（1）按需降水，將地下水位降至基底下1 m 處即可，避免過(guò)度抽水，降水井深度取為基底以下6 m。（2）在保證正常施工的前提下盡量縮短降水時(shí)間，不得過(guò)早啟動(dòng)降水，降水在基坑開挖前20 d 開始。

3.3 基坑開挖對(duì)既有車站影響分析及應(yīng)對(duì)措施

（1）孫八寨站基坑開挖將造成既有車站單側(cè)卸荷，一次性土方開挖深度過(guò)大，支撐架設(shè)不及時(shí)，均有可能導(dǎo)致基坑變形過(guò)大甚至失穩(wěn)，進(jìn)而影響既有車站。應(yīng)對(duì)措施：①基坑開挖嚴(yán)格遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”原則，混凝土支撐必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上后方可繼續(xù)向下開挖，當(dāng)開挖至鋼支撐底面以下0.5 m 時(shí)必須及時(shí)架設(shè)鋼支撐。②以基坑開挖“空間效應(yīng)”原理為指導(dǎo)，通過(guò)橫向分塊、縱向分段、豎向分層劃分開挖單元進(jìn)行基坑開挖，同時(shí)開挖過(guò)程中對(duì)稱平衡開挖，使基坑受力均衡。橫向先挖中間后挖兩側(cè)，兩側(cè)留土護(hù)壁寬度3 m，邊坡坡度1 ∶1。開挖過(guò)程中縱向每一小段長(zhǎng)度為6 m，每一小段開挖可提供兩根鋼支撐架設(shè)空間，縱向分臺(tái)階坡度1 ∶1；橫向先挖中間后挖兩側(cè)，兩側(cè)留土護(hù)壁寬度3 m，邊坡坡度1 ∶1。開挖過(guò)程中縱向每一小段長(zhǎng)度為6 m，每一小段開挖可提供兩根鋼支撐架設(shè)空間，縱向分臺(tái)階坡度1 ∶1，分層開挖每層深度不大于3 m。③以基坑開挖“時(shí)間效應(yīng)”原理為指導(dǎo)，限時(shí)作業(yè)，快速開挖、快速支撐、連續(xù)施工、快速封底，縮短土體無(wú)支撐的暴露時(shí)間，土體無(wú)支撐暴露時(shí)間不能超過(guò)16 h。

（2）孫八寨站與市第二人民醫(yī)院站接縫處為薄弱環(huán)節(jié)，坑外水位較高，基坑開挖后可能出現(xiàn)滲漏水，造成坑外水位變化過(guò)快，導(dǎo)致既有車站發(fā)生沉降或傾斜。應(yīng)對(duì)措施：①接縫處地連墻施工成“L”形，加強(qiáng)接縫處孫八寨站地連墻與5 號(hào)線圍護(hù)樁間的緊密性降低漏水風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)地連墻與圍護(hù)樁相接處采用刷壁器對(duì)圍護(hù)樁進(jìn)行清理及鑿毛，刷壁往復(fù)次數(shù)≮50 次。②在坑外旋噴樁外側(cè)從地面進(jìn)行注漿，對(duì)坑外旋噴樁止水帷幕進(jìn)行抗?jié)B加強(qiáng)，注漿漿液采用水泥單液漿，注漿深度同坑外旋噴樁。③基坑開挖過(guò)程中對(duì)5 號(hào)線、7 號(hào)線接縫處嚴(yán)格執(zhí)行掏槽檢縫制度，先掏除接縫處土體觀察有無(wú)滲漏水情況，無(wú)滲漏水再繼續(xù)開挖，掏槽檢縫過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)接縫處出現(xiàn)滲流現(xiàn)象，不具備明顯水壓力，采用堵漏靈進(jìn)行封堵。如果接縫出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，具有明顯水壓力，則立即進(jìn)行回填。在基坑外側(cè)從地面引孔注漿，注漿漿液采用水泥水玻璃雙液漿，注漿處理后方可繼續(xù)向下開挖。掏槽檢縫每層厚度取1.5 m，掏槽檢縫超前于土方開挖面。④伴隨開挖對(duì)接縫位置圍護(hù)樁與地連墻表面進(jìn)行噴錨封閉，采用掛Φ6.5@150×150 mm 鋼筋網(wǎng)、噴射100 mm 厚C25早強(qiáng)混凝土。

3.4 接口位置混凝土構(gòu)件拆除對(duì)既有車站影響分析及應(yīng)對(duì)措施

（1）接口位置圍護(hù)樁拆除后，暴露的5 號(hào)線圍護(hù)樁和7 號(hào)線地連墻結(jié)合處可能出現(xiàn)滲漏水，造成坑外水位變化過(guò)快，導(dǎo)致既有車站發(fā)生沉降或傾斜。應(yīng)對(duì)措施：①5 號(hào)線圍護(hù)樁拆除方向?yàn)閺闹虚g向兩端，在逐步靠近5 號(hào)線圍護(hù)樁和7 號(hào)線地連墻結(jié)合處的過(guò)程中觀察有無(wú)滲漏水現(xiàn)象，以便提前預(yù)判結(jié)合處是否滲漏水做好滲漏水治理準(zhǔn)備?？拷?號(hào)線圍護(hù)樁和7 號(hào)線地連墻結(jié)合處兩端圍護(hù)樁拆除時(shí)減小一次性拆除高度，每次不超過(guò)1 m。若結(jié)合處出現(xiàn)滲流現(xiàn)象，不具備明顯水壓力，采用堵漏靈進(jìn)行封堵。如果接縫出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，具有明顯水壓力，則立即在結(jié)合處堆碼砂袋，在基坑外側(cè)從地面引孔注漿。注漿采用水泥水玻璃雙液漿，注漿處理后方可繼續(xù)向下拆除。②圍護(hù)樁拆除后及時(shí)對(duì)暴露面掛網(wǎng)噴錨封閉，采用掛Φ6.5@150×150 mm 鋼筋網(wǎng)、噴射100 mm 厚C25 早強(qiáng)混凝土。

（2）構(gòu)件拆除產(chǎn)生噪音、振動(dòng)、粉塵對(duì)既有車站運(yùn)營(yíng)環(huán)境造成不利影響，臨時(shí)封堵墻拆除時(shí)還會(huì)對(duì)站內(nèi)人員造成安全風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)對(duì)措施：①在5 號(hào)線車站內(nèi)部進(jìn)行全包臨時(shí)圍擋防塵、隔音，避免影響已運(yùn)營(yíng)車站的內(nèi)部環(huán)境。圍擋豎向通高設(shè)置，采用厚6 mm 雙面硅鈣板、75#@400 mm 的輕鋼龍骨制作［3］，硅鈣板具有較好的隔音、防火功能。②采用噪音、振動(dòng)、粉塵較小的繩鋸切割工藝。單根圍護(hù)樁切割分節(jié)高度不超過(guò)2 m，臨時(shí)封堵墻切割分塊尺寸為高度2 m、寬度2 m。臨時(shí)封堵墻第一塊切割時(shí)注意切割成微倒梯形，以確保順利吊裝。③臨時(shí)封堵墻拆除時(shí)考慮到繩鋸切割具有一定的危險(xiǎn)性，為完全避免對(duì)站內(nèi)人員造成傷害，臨時(shí)封堵墻切割安排在至次日非運(yùn)營(yíng)時(shí)間段進(jìn)行。

3.5 接口位置防水及結(jié)構(gòu)施工對(duì)既有車站影響分析及應(yīng)對(duì)措施

5 號(hào)線與7 號(hào)線結(jié)構(gòu)接縫防水圖設(shè)計(jì)為外包防水層+遇水膨脹聚氨酯止水膠+水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料+注漿管。接口位置屬于防水薄弱環(huán)節(jié)，若防水及結(jié)構(gòu)施工存在問(wèn)題將導(dǎo)致7 號(hào)線車站結(jié)構(gòu)與5 號(hào)線車站結(jié)構(gòu)接縫發(fā)生滲漏水，影響5 號(hào)線車站正常運(yùn)營(yíng)。應(yīng)對(duì)措施：（1）接口位置新澆筑混凝土加入膨脹劑，舊混凝土接觸面鑿出兩個(gè)10 cm×10 cm 的凹槽，通過(guò)增加水的滲流路徑起到防水作用。（2）設(shè)置10m 厚復(fù)合板作為5 號(hào)線車站防水甩槎的保護(hù)板，防止7 號(hào)線施工時(shí)破壞5 號(hào)線車站防水甩槎。（3）頂板以上1 m 范圍內(nèi)采用水泥摻量5%的水泥土回填。（4）后期臨時(shí)封堵墻破除后在接口處頂板及側(cè)墻內(nèi)側(cè)設(shè)置接水盒，用不銹鋼膨脹螺釘固定在結(jié)構(gòu)上，一旦接縫發(fā)生滲漏水可以有組織地引入離壁溝排走。

4 施工監(jiān)測(cè)及應(yīng)急措施

4.1 施工監(jiān)測(cè)

7 號(hào)線孫八寨站施工過(guò)程中對(duì)自身以及5 號(hào)線車站結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，孫八寨站基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及控制要求見表1，既有5 號(hào)線車站監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及控制要求見表2。

表1 孫八寨站基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及控制要求

表2 既有5 號(hào)線車站監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及控制要求

4.2 應(yīng)急措施

4.2.1 地連墻施工泥漿滲漏

成槽及混凝土灌注過(guò)程中安排專人在5 號(hào)線車站24 h 值班盯控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)墻壁滲漏時(shí)第一時(shí)間采用棉紗、雙快水泥封堵滲漏位置。

4.2.2 降水造成既有車站沉降

坑外設(shè)置水位觀測(cè)孔，通過(guò)坑外水位觀測(cè)孔觀測(cè)水位變化情況，由于地連墻深入不透水層理論上坑外水位應(yīng)基本無(wú)變化，但若實(shí)際發(fā)現(xiàn)水位下降較大，說(shuō)明基坑內(nèi)外有滲流路徑，加強(qiáng)水位變化及5號(hào)線車站沉降監(jiān)測(cè)，必要時(shí)在坑外施工回灌井進(jìn)行地下水回灌，防止地下水流失對(duì)5 號(hào)線車站造成影響。回灌井布置在沉降敏感區(qū)，回灌方法采用管井回灌，回灌方式采用壓力回灌，回灌井深度同降水井。回灌水量根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化及時(shí)調(diào)整，保證抽灌平衡。

4.2.3 孫八寨站基坑變形過(guò)大

加強(qiáng)基坑周邊地表沉降、圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形等項(xiàng)目的監(jiān)控量測(cè)，同時(shí)對(duì)5 號(hào)線車站結(jié)構(gòu)實(shí)施變形監(jiān)測(cè)，以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為施工指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)立即停止開挖，必要時(shí)增設(shè)鋼支撐、回填基坑。

4.2.4 孫八寨站與市第二人民醫(yī)院站接縫處涌水

提前在基坑外側(cè)靠近接縫處增設(shè)水位觀測(cè)井，兼作備用減壓井。同時(shí)在基坑外側(cè)靠近接縫處提前從地面鉆孔埋設(shè)注漿管，一旦出現(xiàn)較大滲漏水立即在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)注聚氨酯漿液。

5 結(jié)語(yǔ)

7 號(hào)線孫八寨站開始施工前結(jié)合施工工況進(jìn)行建模計(jì)算，提前預(yù)測(cè)5 號(hào)線既有車站變形，判定是否滿足變形限值要求。計(jì)算土體采用修正摩爾-庫(kù)倫本構(gòu)關(guān)系（塑性破壞），彈性模量取變形模量的3 倍，卸載模量取彈性模量的3 倍。結(jié)構(gòu)單元材料采用彈性本構(gòu)，邊界條件選擇地面支承，水平邊界限值水平位移，底邊界限值豎向位移。計(jì)算結(jié)果顯示：現(xiàn)有車站最大豎向位移發(fā)生在7 號(hào)線孫八寨站基坑降水的工況，位置為換乘節(jié)點(diǎn)底板中部，最大豎向位移為-4.1 mm（沉降），最大水平向位移發(fā)生在基坑開挖至坑底的工況，最大水平位移為2.7 mm（向基坑內(nèi)），滿足變形限值要求。

7 號(hào)線孫八寨站施工過(guò)程中實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)最大豎向位移為-1.9 mm（沉降），最大水平位移為1.2 mm（向基坑內(nèi)），小于計(jì)算模型預(yù)測(cè)的5 號(hào)線既有車站變形數(shù)據(jù)，說(shuō)明所采用計(jì)算模型預(yù)測(cè)偏于保守，可以用來(lái)進(jìn)行既有車站變形的提前預(yù)測(cè)。同時(shí)實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)滿足變形限值要求，另外整個(gè)施工過(guò)程中及接口結(jié)構(gòu)施工完成后，均未發(fā)生滲漏水現(xiàn)象，說(shuō)明孫八寨站所采取的臨近既有車站施工措施合理可行。