地鐵車站穿地下管線沉降控制技術(shù)

宗建

(中鐵七局集團(tuán)第二工程有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110000)

隨著城市地鐵的飛速發(fā)展，在已有的城市建設(shè)環(huán)境限制下，洞樁施工法（Pile-Beam-Arch method，PBA）正逐漸成為建造城市地鐵的首選方法。PBA工法是淺埋暗挖方法的一種，主要用于地鐵車站地質(zhì)條件差、路面施工維護(hù)占地面積少等情況。PBA工法是由樁、梁、拱共同組成完整的結(jié)構(gòu)框架，通過(guò)二次施工加固、襯砌形成永久性支撐荷載。此法融合了導(dǎo)洞、樁梁、扣拱等施工工藝[1-2]，嚴(yán)格按照淺埋法操作規(guī)程施工，杜絕大步距開挖、支護(hù)不到位、封閉時(shí)間長(zhǎng)、地層擾動(dòng)大等問(wèn)題，確保管線不被破壞。王秀英等人[3]以黃莊站洞樁法車站為工程背景，采用數(shù)值模擬與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法，研究了洞樁法車站管線埋深、管線直徑、管線水平位置等因素對(duì)管線沉降的影響，并通過(guò)灰色模型進(jìn)行了管線預(yù)測(cè)。趙萌等人[4]以黃村站洞樁法車站為工程依托，闡述了洞樁法施工過(guò)程，通過(guò)加固土體的方法來(lái)減小土體開挖對(duì)管線的影響。佟天[5]以北京永安里站為工程背景，分析了洞樁法施工對(duì)既有管線的影響。張建國(guó)[6]總結(jié)了國(guó)內(nèi)洞樁法施工對(duì)管線沉降的影響規(guī)律，并通過(guò)工程實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證。本文以三好街站為工程背景，重點(diǎn)闡述了管線沉降應(yīng)對(duì)措施等內(nèi)容。

1 工程概況

三好街站為地鐵三號(hào)線的第二十座車站，前一站為方形廣場(chǎng)站，后一站為工業(yè)展覽館站。三好街站為3號(hào)線和規(guī)劃8號(hào)線的換乘站，3號(hào)線車站先期建設(shè)，規(guī)劃8號(hào)線車站遠(yuǎn)期建設(shè)。

該車站為暗挖站臺(tái)車站，有效站臺(tái)寬度為14 m，車站主體為地下兩層三跨框架結(jié)構(gòu)，車站總長(zhǎng)為220.7 m。標(biāo)準(zhǔn)段寬度為22.7 m，標(biāo)準(zhǔn)段高度為15.6 m，頂板距離地面土層約7.0 m。車站共設(shè)置3個(gè)施工豎井，其中1#施工豎井兼做站前區(qū)間盾構(gòu)吊出井。三好街站共設(shè)A、B、C、D出入口通道。其中，1#施工豎井結(jié)合A出入口設(shè)置，2#施工豎井結(jié)合B出入口設(shè)置，3#施工豎井結(jié)合D出入口設(shè)置。車站平面圖如圖1所示。

圖1 車站平面圖

車站施工范圍內(nèi)管線比較多，在路中沿三好街方向的地下管線有排水管道（砼DN1 000，埋深5.25 m）、煤氣管道（鑄鐵DN200 低壓，埋深1.87 m）、給水管道（鑄鐵DN600，埋深2.14 m）、排水（砼DN1200，埋深3.37 m）、電力10 kV（銅700×500，埋深1.54 m）、給水（鑄鐵DN400，埋深1.66 m）。管線位置圖如圖2所示。

圖2 車站上方管線布置圖

2 工程特點(diǎn)及路面交通

工程所屬區(qū)域均為市區(qū)繁華地段，沿線道路均為城市主干線，交通繁忙，建構(gòu)筑物密集，道路及路口管線密集。因此，該標(biāo)段工程具有周邊環(huán)境復(fù)雜、施工工法多、施工內(nèi)容多、地下管線交錯(cuò)復(fù)雜、工程風(fēng)險(xiǎn)源多、車站暗挖施工工序轉(zhuǎn)換頻率快、施工配合復(fù)雜、施工組織難度大、文明施工、環(huán)保要求高等特點(diǎn)。

三好街站受限于三好街與文化路交叉路口，西北象限為沈陽(yáng)市盛京醫(yī)院南湖院區(qū)，西南象限為金科賓館，東北象限為南湖五金工具市場(chǎng)，東南象限為和頤酒店，均為高大建筑物，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)交通復(fù)雜，三好街為“單向5車道+單向3車道”，現(xiàn)狀道路寬25 m，規(guī)劃道路紅線寬為35 m，近路口處規(guī)劃道路紅線寬40 m；文化路為雙向12 車道，現(xiàn)狀道路寬45 m，規(guī)劃道路紅線寬為60 m；道路均為城市主干線，交通繁忙。

3 主要應(yīng)對(duì)措施

（1）對(duì)管線進(jìn)行前期細(xì)致的管線勘察，對(duì)結(jié)構(gòu)上部與周圍管線進(jìn)行詳細(xì)探查，特別是確定有泄漏的管線或危舊建（構(gòu)）筑物，采集聲像資料，取得管線、建（構(gòu)）筑物的第一手資料，摸清其走向、尺寸、位置、閘閥位置、結(jié)構(gòu)形式、使用年限等信息，施工前進(jìn)行超前地質(zhì)測(cè)量，采取不同的施工方法和措施予以保護(hù)。

（2）在工程實(shí)施之前，由專家評(píng)審、論證、論證，特別的管道，在下穿之前，要制訂專門的施工計(jì)劃。

（3）對(duì)于穿越危險(xiǎn)等級(jí)的建筑物和地下管線，應(yīng)采用不同的控制方法。對(duì)危險(xiǎn)等級(jí)為2級(jí)或以上的危險(xiǎn)源，必須按照“先加固，后施工”的原則，全程監(jiān)測(cè)和測(cè)量，完工后還要進(jìn)行工后評(píng)價(jià)。

（4）在暗挖隧道下穿管道開挖過(guò)程中，應(yīng)做到前期支護(hù)及時(shí)封閉，并及時(shí)進(jìn)行初支后注漿，保證初支結(jié)構(gòu)可靠，嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則組織施工，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)周邊管線的巡視，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào)，并聯(lián)系相關(guān)產(chǎn)權(quán)單位進(jìn)行確認(rèn)和處理，確保施工安全。

（5）注漿技術(shù)是控制管線和構(gòu)筑物沉降的關(guān)鍵技術(shù)，所以公司將積極運(yùn)用先進(jìn)的注漿技術(shù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整注漿壓力與注漿量，確保注漿效果，保證管線和構(gòu)筑物的沉降在可控范圍內(nèi)。

（6）依據(jù)各種施工條件的仿真分析，制訂合理的監(jiān)測(cè)量測(cè)方案，確定必須測(cè)量和選擇的工程，并在施工期間加強(qiáng)對(duì)建筑物的監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)資料的反饋，了解開挖和襯砌的應(yīng)力轉(zhuǎn)化和變化，并及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。

（7）在二次襯砌施工中，要嚴(yán)格控制臨時(shí)支護(hù)的斷裂長(zhǎng)度，使二襯結(jié)構(gòu)早日成環(huán)，并適時(shí)地進(jìn)行二襯后灌漿，以保證結(jié)構(gòu)的致密和安全。

4 沉降控制措施

4.1 初支導(dǎo)洞

小導(dǎo)洞采用樓梯臺(tái)階法，樓梯臺(tái)階長(zhǎng)1D（D為鉆孔寬度）。施工時(shí)，第一次挖樓梯的導(dǎo)向孔時(shí)，預(yù)留內(nèi)核土，內(nèi)核土長(zhǎng)度為2.5 m，根據(jù)設(shè)計(jì)，小導(dǎo)洞開挖后對(duì)導(dǎo)洞添加一層混凝土對(duì)其長(zhǎng)新面進(jìn)行封閉。在格柵上安裝柵格網(wǎng)片并采用格柵鋼架通過(guò)焊接的方式進(jìn)行二次加固，采用縱向連接的方法將鋼架、鋼筋進(jìn)行焊接，并在格柵內(nèi)側(cè)在增設(shè)網(wǎng)片。完成后快速噴射C20混凝土，進(jìn)行支護(hù)。上下臺(tái)階施工相協(xié)調(diào)，避免施工過(guò)程中掌子面傾斜角過(guò)大。

4.2 拱部超前小導(dǎo)管注漿

超前小導(dǎo)管采用φ32熱軋無(wú)縫鋼管，長(zhǎng)度為2.5 m，小導(dǎo)管采用兩端形狀不同的并在一端焊有圓環(huán)的導(dǎo)管，在距鐵栓端0.5 m處開始鉆孔并打孔，孔徑為10 mm，每隔一定的距離在小導(dǎo)管上打孔。超前小導(dǎo)管注漿設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

圖3 超前小導(dǎo)管設(shè)計(jì)圖

超前小導(dǎo)管注漿采用：PO42.5 水泥漿液（1∶1）∶水玻璃=1∶1（體積比），再用C20 混凝土噴射封閉掌子面后，然后對(duì)小導(dǎo)管內(nèi)部進(jìn)行清理，保證導(dǎo)管內(nèi)部干凈。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行注漿，注漿管可以選擇單孔或者雙孔進(jìn)行注漿。信息化施工多管并聯(lián)紙漿注入必須加工紙漿分離器，注入后立即堵住孔，防止?jié){液流出。注入的保護(hù)措施如下。

（1）在注入紙漿過(guò)程中應(yīng)發(fā)生堵塞其他孔和串聯(lián)紙漿孔，順序是在注入該孔時(shí)，將堵住的東西拿出來(lái)，用高壓風(fēng)或水清洗，如果出堵住的東西，仍然有漿液流出，不清洗，立即接手注入紙漿。

（2）壓力會(huì)發(fā)生驟升堵塞管道，應(yīng)立即停止并進(jìn)行檢查處理。

（3）如果壓力長(zhǎng)時(shí)間不上升，應(yīng)檢查是否為巢漿或流離，如果不是上述原因，應(yīng)對(duì)漿液的配合比進(jìn)行調(diào)改減少漿液的凝固時(shí)間?？傊蚱渌蛩卦斐傻臅r(shí)間，不得大于漿液固結(jié)的時(shí)間，防止?jié){液凝固在水泵中。

4.3 格柵架立

鉆探輪廓修正合格后，根據(jù)需要進(jìn)行事前加固，及時(shí)鋪設(shè)結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)，進(jìn)行格柵鋼架架立，馬頭門洞口位置密排3榀鋼格柵，以加強(qiáng)斷面連接處的強(qiáng)度，第一榀馬頭門位置鋼格柵必須架立于橫通道側(cè)壁內(nèi)，并用L 型鋼筋與橫通道未破除鋼格柵連接成整體。

（1）拱形應(yīng)準(zhǔn)確定位，確保第一拱形的高度，注意標(biāo)高、中線、前鏡、左右高度、左后側(cè)等不同位置偏差的方向。

（2）鋼筋網(wǎng)的垂直偏差范圍為橫向方向±30 mm；縱向方向±50 mm，高度±30 mm，垂直度5%。

（3）鋼筋鋼架必須保證與其產(chǎn)鋼件同步施工，通過(guò)測(cè)量控制施工步調(diào)。測(cè)量組嚴(yán)格每隔5 m進(jìn)行一次數(shù)據(jù)測(cè)量。

（4）確定鋼框架的安裝位置后，及時(shí)連接鋼筋，采用直徑為22 mm 的螺紋鋼連接鋼筋，內(nèi)外交接間距為1 m。格柵制作與剖面圖見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 格柵制作大樣圖

圖5 格柵剖面圖

4.4 信息化施工

（1）建立完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)隧道和地表同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞并反饋施工。

（2）根據(jù)地面建筑的結(jié)構(gòu)型式，以及與車站、隧道區(qū)間的關(guān)系，對(duì)建筑的最大沉降量進(jìn)行預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)沉降的變化。

（3）根據(jù)隧道內(nèi)和地表檢測(cè)傳回的數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)、隧道內(nèi)部圍巖和隧道的穩(wěn)定性，據(jù)此來(lái)進(jìn)行施工的調(diào)整，控制地表沉降、隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)安全與地面施工的安全。

5 管線保護(hù)措施

（1）在施工前與施工人員進(jìn)行交流技術(shù)，提高工程人員對(duì)項(xiàng)目管線的保護(hù)意識(shí)與保護(hù)方法，確保施工時(shí)管線不被破壞。

（2）施工前檢查管道安全情況，對(duì)管線周圍的不安全的地方進(jìn)行保護(hù)，下穿管溝范圍拱部采用雙排小導(dǎo)管超前注漿，必要時(shí)采用上斷面注漿。

（3）及時(shí)在第一支構(gòu)體后面灌注水泥漿，并控制注漿效果。

（4）嚴(yán)格控制開挖步距為0.5 m。

（5）隧道下通過(guò)地下管道，采用鋼格子和噴射混凝土初期支撐和鋼筋混凝土二次襯組成，采用尖端小導(dǎo)管對(duì)土體進(jìn)行加固，并嚴(yán)格按照淺埋暗挖法操作規(guī)程施工，嚴(yán)禁大步距開挖、支護(hù)不到位、封閉時(shí)間長(zhǎng)、地層擾動(dòng)大，確保管線不被破壞。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地鐵車站暗挖施工對(duì)地下管線的影響是地鐵車站施工不可避免的問(wèn)題，管線沉降控制是經(jīng)常面臨的難題之一?；诖?，本文結(jié)合工程實(shí)例，從初支導(dǎo)洞、拱部超前小導(dǎo)管注漿、格柵架立、信息化指導(dǎo)施工等方面總結(jié)了施工技術(shù)要點(diǎn)，并對(duì)地下管線保護(hù)提出注意事項(xiàng)。