臨近鐵路地下空間施工技術(shù)研究

王 祥

（中鐵十四局集團(tuán)第四工程有限公司,山東 濟(jì)南 250002）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，與外界的人員往來需求持續(xù)增加，各種運(yùn)輸方式運(yùn)量增長迅速。為適應(yīng)公路、鐵路客運(yùn)發(fā)展要求，并充分利用土地資源，實(shí)施地下空間樞紐規(guī)劃，為旅客和居民創(chuàng)造舒適安全的交通環(huán)境，建設(shè)現(xiàn)代化綜合性的地下客運(yùn)樞紐已是必然要求。建設(shè)過程中要避免對鐵路運(yùn)營造成不利影響，需在施工過程采取對應(yīng)的保證措施。

1 工程概況

揚(yáng)州東部綜合客運(yùn)樞紐站前廣場建筑面積約5.36萬m2，地下二層采用9×9 m柱網(wǎng)，框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用樁基、承臺、筏板形式。站前廣場基坑尺寸為199×198 m。站前廣場西側(cè)臨近高鐵站，基坑西側(cè)采用地下連續(xù)墻結(jié)合支撐進(jìn)行支護(hù)。基坑開挖深度最深17.06 m，平均開挖深度為12 m。地下室外墻距離站房門廳柱基礎(chǔ)最近約5.5 m，距離站房外墻最近約10.4 m，基坑距離高鐵橋墩最近約 30 m。

2 工藝流程

主要施工思路為先施工一部分主體結(jié)構(gòu)作為后靠背（采用地錨梁、立柱鋼支撐作為臨時加固措施），采用混凝土支撐在已施工完成的牛腿及地連墻處（中間設(shè)置格構(gòu)柱臨時支撐），分層取土[1]（見圖1）。

圖1 工藝流程

3 施工技術(shù)方案

3.1 施工前準(zhǔn)備

除正常前期準(zhǔn)備工作以外，重點(diǎn)對鐵路站房配套電力管線、給排水管道等進(jìn)行調(diào)查，必要時邀請產(chǎn)權(quán)單位進(jìn)行管線交底[2]。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

首先施工三軸攪拌樁止水帷幕，型號Φ850@1200，攪拌樁采用P.O.42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥摻入不少于10%，攪拌樁搭接250 mm。止水帷幕施工完成后施工地連墻，為減少地連墻施工過程中對站房的影響，先施工地連墻兩側(cè)的槽壁加固，地下連續(xù)墻厚度800 mm，設(shè)置在西側(cè)沿高鐵站房用地紅線上，深度31～40 m。鋼筋籠骨架吊裝時要設(shè)置隔離區(qū)域，主吊、附吊施工時要做好安全培訓(xùn)，靠近高鐵站房，設(shè)置安全區(qū)域，做好限高措施，防止碰撞[3]。

3.3 降水、排水施工

為保證基坑安全，降水、排水工作是重中之重。根據(jù)降水經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)，并依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，針對該工程距太平河、理論計(jì)算等因素綜合考慮，該工程降水井共設(shè)置120眼，井壁管均采用無砂混凝土管，井壁管直徑均為φ360 mm，井深18 m。因坑內(nèi)有承壓含水層，設(shè)置了部分減壓井，管井為鋼管，外徑360 mm，壁厚4 mm，采用橋式過濾管，濾管外土工布采用單層40目鋼絲網(wǎng)，井管外填濾層的濾料宜選用磨圓度較好，粒徑均勻的硬質(zhì)礫砂和礫石[4]。井管周圍充填有一定級配和磨圓度較好的中粗石英砂，填料直徑宜1～5 mm ，采用綠豆砂保證水井出清水、防止水井淤塞和坑外掏空[5]。在基坑周邊20 m左右間距設(shè)置監(jiān)測井兼回灌井，防止地下水突然流失對站房造成影響。

基坑排水，首先計(jì)算單日基坑排水量，主要由基坑涌水量+降雨組成。基坑內(nèi)用水泵、水管等抽水設(shè)備抽至地面排水系統(tǒng)，由排水溝和集水井組成的地表排水系統(tǒng)與場外排水系統(tǒng)連通。施工現(xiàn)場水量：根據(jù)基坑整體涌水量，結(jié)合實(shí)際情況取值排水系數(shù)，查詢該地最大降水量/d，降雨徑流系數(shù)取0.35[6]，計(jì)算出基坑最大排水量?，F(xiàn)場基坑底采用各種水泵組合，總排水能力需大于計(jì)算值，同時準(zhǔn)備部分備用水泵。排水路徑需提前調(diào)查，按照單日排水至計(jì)算流速確定外部排水溝及涵管的最小過水?dāng)嗝?。同時排水路徑進(jìn)行需定期檢查，確?；觾?nèi)積水能夠及時排除，保證基坑安全。

3.4 主體結(jié)構(gòu)立柱鋼支撐施工

先施工段主體結(jié)構(gòu)為抵消地連墻傳遞壓力，采用在主體下方設(shè)置地錨梁以增加先施工段穩(wěn)定性，同時在主體立柱之間安裝鋼管支撐（見圖2）和后澆帶安裝型鋼的方式增加先施工段的整體性[7]。每件鋼梁及鋼支撐構(gòu)件（無縫鋼管）先在地面拼裝校正后再吊裝，吊裝時采用單機(jī)旋轉(zhuǎn)法吊裝。為確保吊裝安全和避免吊機(jī)停轉(zhuǎn)次數(shù)，該工程鋼結(jié)構(gòu)吊裝按行進(jìn)路線的先后順序吊裝施工，且吊裝時先吊裝豎向構(gòu)件，后吊裝平面構(gòu)件，以減少建筑物的縱向長度安裝累積誤差。

3.5 開挖施工及施工流程

基坑采取中心島盆式開挖，先施工遠(yuǎn)離高鐵站房側(cè)的結(jié)構(gòu)，再施工臨近高鐵站側(cè)。盆式開挖采取平面分塊，分層開挖的方法，先開挖中部區(qū)域，再開挖周邊區(qū)域。

第一步開挖至第一次基坑開挖邊線，邊坡坡率1∶2，一級平臺寬度10 m，二級平臺寬度5 m，坡面采用100 mm厚C20噴射混凝土面層，配置鋼筋網(wǎng)，順作施工主體結(jié)構(gòu)底板至頂板，見圖2。第二步施工第一道支撐牛腿和第二道支撐牛腿，待結(jié)構(gòu)底板可整板傳力，且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，施工第一道支撐至頂板支座，見圖3。第三步向下土方開挖至第二道支撐位置，施工橫支撐，待第二道橫支撐達(dá)到強(qiáng)度后，開挖剩余土方，見圖4。第四步施作第一層主體結(jié)構(gòu)，待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除第二道橫支撐，見圖5。第五步施作第二層主體結(jié)構(gòu)，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除第一道橫支撐，施工附屬結(jié)構(gòu)，見圖6。

圖2 第一步

圖3 第二步

圖4 第三步

圖5 第四步

圖6 第五步

3.6 監(jiān)控量測

臨近高鐵站房，沉降變形要求高，基坑開挖深度深，支護(hù)形式復(fù)雜，施工難度大，安全風(fēng)險高。編制專項(xiàng)監(jiān)測方案，經(jīng)專家評審后實(shí)施。對基坑地表沉降變形、地連墻測斜、混凝土支撐軸力、圈梁位移等進(jìn)行每日監(jiān)測，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析，同時在站房設(shè)置觀測點(diǎn)。

現(xiàn)場設(shè)置25個圈梁水平、豎向位移監(jiān)測點(diǎn)，在立柱側(cè)面布設(shè)9個監(jiān)測點(diǎn)，對地連墻測斜管深層水平位移按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，同時監(jiān)測混凝土橫支撐軸力大小，對橫支撐受力情況進(jìn)行分析[8]?；颖O(jiān)測所有監(jiān)測項(xiàng)目均未發(fā)現(xiàn)異常情況。

3.6.1 圈梁水平、豎向位移監(jiān)測

累計(jì)變化值1.8 mm，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)預(yù)警值20 mm。且冠梁與支撐連接連續(xù)性、密切性較好，無過大變形及裂縫。

3.6.2 地表沉降監(jiān)測

基坑開挖期間，為及時監(jiān)控整個基坑周邊地表/道路的豎向位移情況。依據(jù)設(shè)計(jì)，高鐵側(cè)間距約為 20 m，其余范圍間距為30 m，沿基坑四周按要求需布設(shè)25個地表豎向位移監(jiān)測點(diǎn)，數(shù)據(jù)分析無異常。

3.6.3 深層水平位移監(jiān)測

測斜管埋設(shè)在支護(hù)樁中，根據(jù)現(xiàn)場條件與圖紙要求，高鐵側(cè)間距約為20 m站前廣場在基坑周圍共布設(shè)11個深層水平位移監(jiān)測孔，按規(guī)范設(shè)計(jì)要求每日進(jìn)行監(jiān)測。累計(jì)變化值?1.60 mm，設(shè)計(jì)預(yù)警值為±30 mm，豎向水平位移在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。

3.6.4 立柱水平、豎向位移監(jiān)測

基坑開挖期間，依據(jù)設(shè)計(jì)在立柱側(cè)面布設(shè)9個監(jiān)測點(diǎn)，現(xiàn)累計(jì)變化最大值為1.5 mm，立柱支撐穩(wěn)定性較好。

3.6.5 支撐軸力監(jiān)測

基坑開挖期間，為及時監(jiān)控整個基坑支撐內(nèi)力變化的情況，變化值為 ?1 281.97 kN ，小于設(shè)計(jì)預(yù)警值 ±7 980 kN。

針對基坑監(jiān)測關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、關(guān)鍵部位，加強(qiáng)加密觀測頻次，及時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)合施工現(xiàn)場工程進(jìn)度，以數(shù)據(jù)引導(dǎo)施工，用數(shù)據(jù)提前發(fā)現(xiàn)問題，及時采取相關(guān)補(bǔ)救措施，確?；臃€(wěn)定安全。

3.6.6 站房結(jié)構(gòu)監(jiān)測

從維護(hù)結(jié)構(gòu)施工開始對站房主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測，至工程結(jié)束未發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常。

4 施工注意事項(xiàng)

（1）注意大型機(jī)械工作區(qū)域地基承載力和穩(wěn)定性，必要時采取加固措施。

（2）降水啟動、土方開挖前應(yīng)對支護(hù)結(jié)構(gòu)和止水帷幕的可靠性進(jìn)行核查驗(yàn)收，并對缺陷處采取補(bǔ)強(qiáng)措施。

（3）土方開挖應(yīng)根據(jù)地層性質(zhì)，安全確定臨時坡比，并加強(qiáng)對立柱、支撐、降水井等成品保護(hù)，挖到底及時封底；完善對降水井成井質(zhì)量控制和運(yùn)營維護(hù)管理措施，注意降水井平面啟動時序和停井條件[9]。

（4）施工期間應(yīng)加強(qiáng)對工程本體和周邊環(huán)境監(jiān)控量測，以信息化科學(xué)指導(dǎo)施工和施工作業(yè)的動態(tài)調(diào)整。

5 結(jié)束語

綜上所述，針對大型基坑開挖臨近既有站房或防護(hù)要求較高的區(qū)域，通過該文基坑支護(hù)方式、采取的措施、監(jiān)控量測內(nèi)容及施工注意事項(xiàng)進(jìn)行闡述，達(dá)到對鐵路零影響施工的要求。