大型地下空間與地鐵工程施工技術及管理措施

孫冬

隨著城市人口和車輛數(shù)量增加，城市地面交通壓力變得也越來越大，各個城市都在不斷推進城市交通系統(tǒng)建設，緩解城市地面交通壓力。在此背景下，越來越多的中大型城市都開始積極推動地鐵建設進度和規(guī)模，謀求發(fā)展地下交通建設。但地下空間施工條件復雜多變，且涉及到與地鐵工程同步施工的情況，必須加強對施工技術的探討，在安全的前提下有效施工。

一、工程概況

1.建筑概況。某地塊綜合發(fā)展項目總建筑面積約486740m2，其中地下建筑面積174384m2。場地內(nèi)擬建1幢170m高辦公塔樓（簡稱T1）、1幢250m高辦公塔樓（簡稱T2）、3幢酒店塔樓（分別簡稱為T3，T5，T6），商業(yè)裙房均為2～4層。本項目基坑開挖面積約53000m2，40號地塊開挖深度15.60～19.80m，共坑合建的地鐵13號線地鐵車站挖深約23.9m。

2.周邊環(huán)境。項目場地周邊環(huán)境復雜，場內(nèi)有分布地鐵隧道和民立中學（屬城市歷史建筑保護），西側有在建地鐵13號線地鐵車站，西南側有1棵古玉蘭樹，東側緊鄰云海苑、東方眾鑫大廈、醫(yī)院等多幢建筑，地下市政管線交錯布置，分布密集。綜合上述情況，可以發(fā)現(xiàn)施工環(huán)境較為復雜，設計工作需要面對眾多的挑戰(zhàn)，場地內(nèi)和場地周圍需要進行保護設施多，施工難度較大。

二、工程重點和難點

1.從時間安排來看，地鐵通車時間已定，地鐵項目施工本就需要面對工期緊張的情況，將項目與地鐵同步建設則需要考慮更多的問題。地鐵施工需要足夠的施工空間，所以在地鐵施工過程中，需要先將石門路交通和管線遷改至本項目場內(nèi)。同時，地鐵建成后，已建地鐵設施還會對項目施工產(chǎn)生影響，需要做好地鐵設施的保護。綜合上述影響因素，在進行項目設計和施工時，應全面深入考慮項目與地鐵建設實際，統(tǒng)籌規(guī)劃，分清設計邊界，提高設計和施工水平。

2.項目需要建設4層地下室。為保證施工和建成后運營管理質(zhì)量，就必須做好全面的保護措施，尤其是針對歷史保護建筑民立中學的保護措施。

3.根據(jù)施工建設要求，本項目基坑安全和外圈環(huán)境保護等級均需要達到一級。但基坑周邊分布著各類設施，既包括地鐵隧道、民用建筑，還包括歷史保護建筑和古玉蘭樹，項目設計和施工對環(huán)境的要求相當嚴格，難度較大。

三、基坑設計創(chuàng)新技術和效益

1.項目與地鐵統(tǒng)籌合建。本項目與相鄰地鐵13號線地鐵車站同期建設，如果按照正常情況分別進行設計施工，本項目整個建設工期將會延后2～3年，可能會造成管理成本增加、材料漲價風險增加及項目本身資本回報減少的不利局面?；诖?，創(chuàng)新設計項目施工，將40號地塊基坑分為12個分區(qū)，地鐵13號線地鐵車站分為5個分區(qū)，協(xié)調(diào)施工時空安排和參建各方，合作共建。項目基坑分區(qū)籌劃設計具體如圖所示。

①分區(qū)籌劃方案。

石門一路交通（原屬地鐵建設區(qū)域內(nèi)）遷至項目①c，③-1～③-4以及④區(qū)內(nèi)，管線遷至管廊內(nèi)。遷徙后，開挖車站一期（南、北端頭井），為地鐵盾構施工奠定基礎。道路翻交前，先進行①c和④區(qū)的頭道支撐及棧橋施工；管線遷改前，必須完成①c，②a，①a，②b，①-e1內(nèi)管廊結構（結合第一道支撐）施工。

先進行車站一期地下2層板施工作業(yè)，完成后再整體開挖施工②a區(qū)和車站二期（中間段2），2個基坑共坑同挖，接著同時開挖施工車站二期（中間段3）和①-e1區(qū)。

繼續(xù)整體開挖施工①a區(qū)和車站三期（中間段1），同時開挖①c和①-e2區(qū)。

完成上述區(qū)域的底板施工，繼續(xù)開挖施工①b，①d和②b區(qū)。

對地鐵車站進行覆土回填，回填結束、石門一路交通恢復及上述分區(qū)底板施工均完成后，繼續(xù)開挖施工③-1～③-4區(qū)和④區(qū)。

②本項目總體籌劃有如下優(yōu)點。

綜合整個項目建設實際來看，T1和T2的建設具有重要現(xiàn)實意義，其建設能否順利開展會對整個項目施工產(chǎn)生巨大影響?；诖?，在建設T1和T2時，應將石門路交通翻交至③-1～③-4區(qū)和④區(qū)，創(chuàng)造足夠的空間，①a區(qū)和②a區(qū)與地鐵共坑同建，以提高2座超高塔樓的施工質(zhì)量，保證施工進度。

地鐵車站采用分區(qū)施工，能夠為地鐵隧道的盾構貫通創(chuàng)造條件。

項目與地鐵統(tǒng)籌合建，能夠讓項目地下室4層與地鐵車站貼合設置，提高地下室與地鐵車站的連接性，進而規(guī)避因退界而引發(fā)地下建筑面積損失風險，達到確保項目質(zhì)量和進度的建設目標。

分區(qū)統(tǒng)籌合建項目與地鐵，打破了常規(guī)項目設計“各自為政”的不利局面，并且通過合理的分區(qū)籌劃，減小了石門路交通和管線遷改對項目施工進度的影響，能夠同時保證項目和地鐵工程的建設進度，達到良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.“管線遷改與道路翻交分離”的設計方案。味府河濕地施工的預設要求，將翻交道路的③-1～③－4作業(yè)區(qū)域和④區(qū)域開展多次調(diào)節(jié)作業(yè)，鑒于翻交遷移難度大、改造周期長、造價高等的主要影響要素，所以在設計過程中提出將交通和遷改道路相分離的施工建議，在①c，②a，①a，②b，①-e1施工區(qū)域內(nèi)提前鋪設管廊，將區(qū)域內(nèi)所有管節(jié)送入管廊，在后續(xù)開展基坑挖掘作業(yè)時，此管廊還可被視為首道支撐結構和棧橋，就無需在后期作業(yè)過程中移動相關施工管線。

3.在歷史保護建筑下方增設4層地下室。民立中學歷史保護建筑完全處于該工程施工區(qū)域內(nèi)，鑒于施工過程中需對場地內(nèi)所有深基坑開展挖掘作業(yè)。因此，參照建筑施工方案布置圖以及分區(qū)域施工推進要求等，需對民立中學開展移位防護，并在相關建筑下方增加地下室。

鑒于考民立中學原來處于②a區(qū)域內(nèi)，然而在后續(xù)建筑方案布置圖中需將其設置在③-1區(qū)域內(nèi)，所以應在遷改石門路交通之前，最先將③-1區(qū)域內(nèi)的坑隆沉樁基和新修常規(guī)筏板提前放置在地表標高處，繼而以平移施工技術將民立中學移動到新修施工區(qū)域處，待后續(xù)開挖③-1區(qū)域時，新修區(qū)域下方土體將會隨③-1區(qū)域同一時間開展蓋挖作業(yè)。

將民立中學移動至新修筏板上方后，以筏板和下部樁基為主檢測其受壓狀況，待挖掘下方土體時，樁基主要負責抗拔作業(yè)，受力狀況較為復雜。鑒于施工過程中抗隆沉樁基、新修筏板等工序安排精確合理，在開展蓋挖作業(yè)的推進過程中，沒有損壞民立中學建筑結構，并且該施工過程在歷史保護建筑物下面成功增加了4層地下室。此設計施工圖具備良好的經(jīng)濟意識和社會效益，可將其廣泛應用到相關項目中，發(fā)揮其應用價值。

4.支撐避讓超高塔樓豎向構件。②a區(qū)域支撐平面設置將管廊整體結構和地鐵基坑支承系統(tǒng)相結合，避開了T2塔樓的垂直構件，從而在不拆卸支承結構的狀況下促T2快速回填，有效推進了超高層塔樓的作業(yè)開展進度。

5.設計措施合理可靠確保環(huán)境設施安全。地下部分以1m厚的墻體為圍護結構，對稱布設支承結構，其具有較高的剛性，便于掌控墻體形變的程度，在地鐵、居民建筑群附近的基坑內(nèi)以水泥土開展加固工序，有效提高被動區(qū)域的土壤性質(zhì)，降低基坑移動的可能。

采用時空效應需按施工方案分段開挖，采用限時分段的快速施工方法，能夠縮短開挖過程中基坑的曝光時間，降低基坑的形變程度。同時，利用信息化建設方式，對基坑內(nèi)部開展實時監(jiān)測和監(jiān)控，以保證基坑施工安全。

對現(xiàn)場西南方位的古玉蘭樹開展防護隔離措施，設置大中里工程基坑和地鐵軌道基坑的防護體系時，應在距離玉蘭古樹較遠的區(qū)域布設，可有效避免對玉蘭古樹造成負面影響。

現(xiàn)場承壓水層底部預埋深度為52～57m，在地鐵、居民建筑群附近的側方設置55～60m的超深度地墻，并且其與承壓水層下部隔水結構重疊的深度不低于3m，有效阻止坑內(nèi)坑外承壓水層進行水力聯(lián)系，坑外配置緊急備用回水裝置，在需要時啟動，以保證坑外水位線平穩(wěn)和周圍環(huán)境的安全。

四、地鐵工程施工技術管理的有效舉措

1.施工精細化管理。第一，強化施工方案精細化管理，在方案規(guī)劃過程中，一定要深入調(diào)查分析項目現(xiàn)場環(huán)境，根據(jù)具體實際制定科學的設計方案。此外，針對施工路段，使用的施工技術，一定要全面細化，使設計方案自身作用有效發(fā)揮出來，這樣施工效率方可顯著提升。在施工時，現(xiàn)場管理人員要結合設計方案科學施工，這樣才能使設計方案有效落實得以保證。第二，強化超前預報隧道地質(zhì)情況，對量測頻率科學管控，在具體考察時，使數(shù)據(jù)精準性、科學性得以保證，這樣才能對地鐵工程施工起到積極的指導作用。

2.完善技術規(guī)范和相關制度。第一，施工技術規(guī)范進一步健全完善，在技術規(guī)范內(nèi)，一定要對技術的操作關鍵點確切說明，這樣可以對技術人員工作有效指導，實現(xiàn)有法可依、有法必依，這樣才能使地鐵施工質(zhì)量顯著提升。第二，強化會審圖紙，在會審過程中，一定要制定科學的評審程序，同時在評審中參加的人員，一定要了解與掌握相應的標準，這樣才能保證圖紙與施工要求相符，唯有對圖紙全面評審，方可在下一步施工過程中有效應用。第三，技術交底到位。在實施技術交底的過程中，必須以分級原則為依托，如此一來，方可保證工作人員均全方位了解這一技術，這樣可以使工作人員效率顯著提升。第四，強化技術檔案管理，技術檔案可以全面記錄這一地鐵工程的所有技術現(xiàn)狀，從某種程度來看，可能使施工操作更加規(guī)范，同時對下一步地鐵施工明確方向，這一資源是十分珍貴的，因此一定要強化管理技術資料與數(shù)據(jù)。

3.提升技術管理人員水平?，F(xiàn)階段，大多數(shù)地鐵工程現(xiàn)場管理者大多以技術人員為主，不太了解管理，這是因為大多數(shù)人沒有正確認識技術管理人員的責任與作用，技術管理人員不僅能夠給予技術指導，還可以操作人員進行指導，同時還要會管理，可以對不同類型工作人員有效協(xié)調(diào)、組織，唯有如此，方可使團隊作用充分發(fā)揮，才能使工作效率顯著提升。倘若現(xiàn)場管理者只關注技術，不重視管理，則現(xiàn)場管理必然無序，施工人員間出現(xiàn)沖突時，不能有效解決，致使人多然而成果不多，工作效率受到嚴重影響，嚴重情況下，還會導致拖期情況出現(xiàn)。因此，現(xiàn)場管理人員一定要嚴格要求，在選擇過程中，挑選出有著管理能力的技術人員，同時強化現(xiàn)場人員培訓工作，使他們的管理水平得到顯著提升，正確認識到現(xiàn)場管理過程中出現(xiàn)的不足，制定科學的解決措施，才能保證現(xiàn)場管理的有效性。

4.強化安全與質(zhì)量意識。在地鐵施工過程中，安全與質(zhì)量意識是十分關鍵的。首先，強化安全管理，針對部分有著危險性的施工路段，一定要配置安保裝置，盡可能使施工人員安全性得以確保，此外還要根據(jù)施工技術要求，對施工過程中可能出現(xiàn)的安全問題科學預測，制定科學的應急預案，盡可能使安全得以確保。其次，強化質(zhì)量管理，加大宣傳力度，使施工人員正確認識到質(zhì)量管理的作用與價值，了解由于施工質(zhì)量問題產(chǎn)生的不良后果，使施工人員能夠警鐘常鳴。再其次，強化現(xiàn)場管理者的培訓教育工作，使他們能夠掌握技術關鍵點與相關標準，這樣施工人員才能了解上述技術，不會由于自身原因而造成嚴重影響。

5.施工監(jiān)控量測與巡視。對于監(jiān)控量測來說，它包括很多方面，不單要深入調(diào)查分析基坑支護體系，同時還要關注樁頂堅向位移以及水平位移，此外還要了解支撐內(nèi)力情況，掌握地面沉降等具體實際。結合設計要求以及相關技術標準等，通過裂縫觀測儀等儀器來完成量測工作。結合圖紙要求來科學布置監(jiān)控測設點，監(jiān)測工作自開始一直到現(xiàn)在，要和施工進度保持匹配，結合設計標準、施工實際以及監(jiān)測數(shù)據(jù)的改變情況，科學調(diào)整監(jiān)測頻率，使工程安全性得以有效保證。結合審批結束的施工監(jiān)測方案，結合施工進度情況，收集、獲取監(jiān)測信息與數(shù)據(jù)，從而確?，F(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性、精準性，實施全方位的數(shù)據(jù)分析，從而有效保護與標識這些監(jiān)測點。

五、結語

現(xiàn)階段，統(tǒng)籌合建不同項目的設計概念和同期共建的建設方案已經(jīng)在實踐中得到了廣泛的應用。將大型地下空間開發(fā)項目與地鐵車站同步施工建設，不僅僅能夠降低分別設計施工對項目工期和施工質(zhì)量的影響，建成后還能夠充分發(fā)揮軌道交通和商業(yè)區(qū)的配合作業(yè)，為市民生活出行創(chuàng)造便利。本文依托工程實例，結合施工實際，深入分析商業(yè)開發(fā)與地鐵車站同步施工技術要點，希望所提內(nèi)容能夠為類似工程施工提供參考。

（作者單位：中鐵十六局集團地鐵工程有限公司）