山地城市半蓋挖地鐵車站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐

【摘要】某市軌道交通K號(hào)線北延工程某路站位于該市某路正下方，為全線唯一半蓋挖法施工的地鐵車站，車站基坑采用排樁式錨索擋墻+首層砼支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。車站所處區(qū)域兩側(cè)高樓林立、商戶密集，新舊管線錯(cuò)綜復(fù)雜，且施工場地狹小，給施工組織及安全管控帶來極大挑戰(zhàn)，經(jīng)相關(guān)專家深入探討和一線施工人員不懈努力，通過方案優(yōu)化及工法調(diào)整，成功解決了各項(xiàng)難題，可為今后類似工程施工提供借鑒和參考作用。

【關(guān)鍵詞】軌道交通；城市密集區(qū)；狹小場地；半蓋挖；地鐵車站

【中圖分類號(hào)】TU761.4 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）05-0106-03

0 引言

城市軌道交通地下車站建設(shè)受施工場地、城市交通及周邊環(huán)境等方面的影響，施工難度較大，目前地鐵車站施工多以明挖為主，對(duì)于山地城市密集區(qū)域且不具備整體明挖條件時(shí)，蓋挖法成為解決問題的有效途徑，不但可以在最短時(shí)間內(nèi)完成車站樁、柱蓋板等主體結(jié)構(gòu)，作為基坑的水平支撐與豎向支撐，從而有效降低施工及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，而且更快地解決道路交通問題，緩解施工壓力。

1 工程概況

某路站為某軌道交通K號(hào)線北延工程中幾個(gè)車站中的一個(gè)，位于某路道路下方，沿路中敷設(shè)，東西向設(shè)置，為地下兩層（局部三層）12 m寬島式站臺(tái)車站，長約248.5 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬21.46 m，中心里程處軌面埋深約19.9 m，頂板上覆土2.5～6 m。車站共設(shè)3個(gè)出入口，2組風(fēng)亭，1座冷卻塔。主體基坑深度約19～26.4 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用排樁式錨索擋墻。為保證施工期間地面交通疏解，采用半蓋挖順筑工法施工。

車站基坑下方為客專隧道、周邊有多個(gè)居民區(qū)。車站基坑范圍內(nèi)存在給水、排水、通訊、電力、燃?xì)獾裙芫€，現(xiàn)場場地條件復(fù)雜，改遷路由選擇困難[1]。

2 蓋挖法施工工藝簡介

為避免施工期間中斷道路交通，同時(shí)修建地下結(jié)構(gòu)，因此可采用蓋挖法對(duì)地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行修建。根據(jù)施工要求，這種施工方法首先要按照設(shè)計(jì)要求施工完成周邊圍護(hù)樁及立柱樁，再將基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后施工蓋板（蓋板可為臨時(shí)蓋板或結(jié)構(gòu)頂板代替）。蓋板施作完成后依次進(jìn)行擋土墻、防水、土方回填、路面恢復(fù)等施工工作并恢復(fù)交通。而后在蓋板下方進(jìn)行土方開挖，直至開挖至底板標(biāo)高，并自上而下施工地下結(jié)構(gòu)至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，并施工防水、回填土方、恢復(fù)原狀路面與交通，拆除臨時(shí)立柱及臨時(shí)蓋板結(jié)構(gòu)[2]。

3 某路站主要施工工藝

因某路站處于某市某路正下方，其地理位置處于城市密集區(qū)域，周邊環(huán)境復(fù)雜，場地條件狹小，施工期間道路不得中斷，因此某路站車站主體為半蓋挖法施工，共分為兩期進(jìn)行。其中，一期主要為蓋板施工，二期主要為半明挖半蓋挖基坑及結(jié)構(gòu)施工。

3.1 圍護(hù)樁施工

某路站圍護(hù)樁主要分為φ1 200 mm和φ800 mm，其中φ1 200 mm主要為主體基坑圍護(hù)樁及臨時(shí)立柱樁，φ800 mm主要為臨時(shí)圍護(hù)樁。其中φ1 200 mm基坑圍護(hù)樁為主體基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)；φ1 200 mm臨時(shí)立柱樁主要起到支撐一期蓋板作用，在車站主體結(jié)構(gòu)封頂完成后，臨時(shí)立柱樁需進(jìn)行拆除；φ800 mm臨時(shí)圍護(hù)樁主要為一期蓋板基坑的臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行二期基坑開挖期間，需對(duì)其進(jìn)行拆除。

圍護(hù)樁主要采用旋挖成孔灌注樁，現(xiàn)場主要為干作業(yè)成孔方式，采取“隔一鉆一”間隔作業(yè)，先由場地處理，測量定位，埋設(shè)護(hù)筒后進(jìn)行鉆孔施工，成孔后吊裝鋼筋籠，完成二次清孔并進(jìn)行混凝土澆筑。鋼筋籠為鋼筋集中加工廠加工為半成品后裝車至現(xiàn)場，利用25 t汽車吊進(jìn)行吊裝下放；混凝土采用商品水下混凝土，澆筑后超灌高度不小于0.6 m。

3.2 冠梁及支撐施工

某路站冠梁主要分為800 mm×800 mm臨時(shí)圍護(hù)樁上部冠梁、蓋板下冠梁，600 mm×800 mm主體圍護(hù)樁上部冠梁，800 mm×1 200 mm主體圍護(hù)樁上部冠梁。支撐主要有600 mm×700 mm以及700 mm×800 mm。冠梁施工前，需保證圍護(hù)樁樁基檢測合格，同時(shí)將樁頭破除至冠梁底標(biāo)高以下100 mm，同時(shí)調(diào)直樁頭鋼筋，并澆筑冠梁墊層。冠梁及支撐鋼筋由鋼筋集中加工場加工為半成品后裝車至現(xiàn)場進(jìn)行安裝；模板采用12 mm厚木模板，并利用對(duì)拉螺桿、方木及48 mm鋼管進(jìn)行加固，冠梁混凝土強(qiáng)度均為C30，采用商品混凝土。

3.3 土方開挖及支護(hù)施工

某路站一期蓋板基坑為全明挖，平均深度5.5 m，二期主體基坑深度19～26.4 m。為滿足車站整體工期要求，二期主體基坑開挖方式為“人字坡”法進(jìn)行施工，共分為三個(gè)階段施工。第一階段開挖后可直接裝車外運(yùn)，第二階段土方需挖機(jī)進(jìn)行導(dǎo)土，第三階段需采用吊車進(jìn)行吊裝運(yùn)土。一期蓋板基坑支護(hù)采用錨桿、網(wǎng)噴及樁間擋土板，二期主體基坑采用錨索與網(wǎng)噴的形式?；拥?次表層土開挖至冠梁墊層底標(biāo)高，并施作冠梁；第2次開挖至第一層錨索（錨桿）標(biāo)高以下0.5 m，后續(xù)每層土方開挖至錨索（錨桿）標(biāo)高以下1 m，直至開挖至基坑底部標(biāo)高。每次錨索（錨桿）施工后，需等待錨索（錨桿）達(dá)到強(qiáng)度后并進(jìn)行拉拔試驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求后，再進(jìn)行下一層土方開挖施工。車站主體土方開挖見圖1。

3.4 主體結(jié)構(gòu)施工

某路站主體結(jié)構(gòu)共分為兩期，其中一期為蓋板即為主體結(jié)構(gòu)部分頂板，采用逆作法進(jìn)行施工，二期主體結(jié)構(gòu)地下三層框架結(jié)構(gòu)（大里程端為四層結(jié)構(gòu)），采用順作法進(jìn)行施工，結(jié)構(gòu)底板及結(jié)構(gòu)頂板厚度均大于1 m，屬于大體積混凝土，施工期間應(yīng)注意其水化熱的控制，同時(shí)保證混凝土的供應(yīng)及澆筑的連續(xù)性。其中大小里程端頭為滿足TBM盾構(gòu)機(jī)平移要求，頂板均設(shè)置型鋼混凝土梁，且框架柱暫不進(jìn)行施工，待TBM平移完成后再進(jìn)行施工。同時(shí)端頭預(yù)留盾構(gòu)吊裝孔，待盾構(gòu)施工完成后再進(jìn)行封堵[3]。

3.5 防水施工

地下結(jié)構(gòu)防水嚴(yán)格遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道設(shè)防、因地制宜、綜合治理”的原則。以混凝土結(jié)構(gòu)自防水為主，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)自防水首先應(yīng)保證混凝土、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的自防水能力。

3.6 土方回填施工

在頂板防水施工完成并達(dá)到一定的強(qiáng)度后，可進(jìn)行土方回填施工。按照設(shè)計(jì)要求，基坑回填料除淤泥、粉砂、雜土，有機(jī)質(zhì)含量大于8%的腐殖土、過濕土、凍土和大于150 mm粒徑的石塊外，其他新鮮土質(zhì)均可回填。土方應(yīng)分層回填，壓實(shí)后的厚度不大于0.3 m。回填時(shí)，機(jī)械或機(jī)具需注意對(duì)結(jié)構(gòu)及防水層的保護(hù)，不得碰撞結(jié)構(gòu)及防水保護(hù)層，結(jié)構(gòu)兩側(cè)、頂部及地下管線頂0.5 m范圍內(nèi)應(yīng)采用小型機(jī)具夯實(shí)。每層回填后，應(yīng)進(jìn)行壓實(shí)度試驗(yàn)，保證壓實(shí)強(qiáng)度滿足要求，該路屬于城市主干路，其路床頂面1.5 m以下壓實(shí)度不得小于92%，0.8～1.5m壓實(shí)度≥93%，0～0.8 m壓實(shí)度≥95%。

3.7 施工監(jiān)測

基坑施工期間，應(yīng)加強(qiáng)基坑周邊的施工監(jiān)測工作，主要涉及周邊地表、周邊建（構(gòu)）筑物、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、混凝土支撐、地下管線等監(jiān)測項(xiàng)目。按照規(guī)定的頻率進(jìn)行施工監(jiān)測，對(duì)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析處理，進(jìn)行信息反饋，對(duì)開挖、支護(hù)段的力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)有險(xiǎn)情段采取必要的補(bǔ)救措施，對(duì)下一步施工參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整，進(jìn)而確?；邮┕て陂g的安全。

4 城市密集區(qū)域施工要點(diǎn)

對(duì)于城市密集區(qū)域，除常規(guī)蓋挖法施工工藝流程外，還有以下施工要點(diǎn)。

（1） 合理規(guī)劃現(xiàn)場交通導(dǎo)改。某路四周商戶及居民居住密集，場地狹小，且為城市主干路。為保證施工期間道路的順利通行，車站主體分為二期施工，附屬為第三期施工。同時(shí)為保證交通街開口，一期則分為兩個(gè)階段進(jìn)行施工。

（2） 合理使用現(xiàn)場場地。某路站一期施工期間圍擋內(nèi)部場地有限，除去圍護(hù)基坑外，僅大小里程端頭存在部分場地，基坑兩側(cè)幾乎無車行道路，僅可人員通行。為使現(xiàn)場順利施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、基坑開挖及蓋板結(jié)構(gòu)施工采取從中間往大小里程端頭施工的形式，有效利用現(xiàn)有場地。

（3） 做好管線的探挖工作。城市密集區(qū)域管線繁雜，某路站基坑內(nèi)同時(shí)存在給水、排水、通信、電力、燃?xì)獾裙芫€，且管線原狀圖紙與現(xiàn)場實(shí)際管線路由不符合之處眾多[4]。為盡快推進(jìn)現(xiàn)場施工，現(xiàn)場對(duì)所有區(qū)域管線已進(jìn)行人工探挖，直至探挖至原狀土層為止，其間嚴(yán)禁機(jī)械探挖，避免對(duì)管線造成損壞。同時(shí)探挖結(jié)合物探進(jìn)行，可有效提高探挖效率。

（4） 合理規(guī)避既有管線影響。某路站10 kV高壓線凈空僅10～12 m，導(dǎo)致高壓線下樁基無法進(jìn)行施工，整體遷改時(shí)間流程較長，若待高壓線遷改完成再對(duì)樁基進(jìn)行施工，整體工期將無法保證，為合理規(guī)避既有高壓線的影響，現(xiàn)場共采用兩種方式對(duì)其進(jìn)行規(guī)避。①采用低凈空旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工，同時(shí)在鉆孔前，將地面整體向下開挖1.5 ～2.5 m，以保證高壓線下部的安全距離。②現(xiàn)場對(duì)設(shè)計(jì)樁基的樁徑及樁距進(jìn)行了變更，加大了樁基直徑，擴(kuò)大了樁基間距，保證了樁基施工時(shí)距離高壓線的安全距離，使得樁基順利施工完成。但根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)條件（上部泥巖，下部多數(shù)為砂巖地層），低凈空旋挖機(jī)鉆進(jìn)工效低、鉆進(jìn)慢，導(dǎo)致樁孔垂直度及孔壁穩(wěn)定質(zhì)量不佳，因此最終采用高旋挖鉆機(jī)，同時(shí)擴(kuò)大樁徑，加大樁間距增大高壓線安全距離的方法進(jìn)行規(guī)避。

（5） 合理優(yōu)化設(shè)置鋼便橋，減少對(duì)既有線路的影響。某路站上跨客專隧道，為保證既有隧道（僅施作完成初支結(jié)構(gòu)）的安全穩(wěn)定，隧道上方車站主體結(jié)構(gòu)完成前暫不施工混凝土蓋板，采用跨隧道兩側(cè)“板凳樁”加鋼便橋代替蓋板作為交通導(dǎo)改通行條件，有力保證了隧道穩(wěn)定和車站施工工期。

（6） 合理設(shè)置型鋼混凝土梁，確保TBM盾構(gòu)機(jī)提前順利過站。某路站大里程端為盾構(gòu)接收端，小里程端為盾構(gòu)始發(fā)端，由于場地狹小，現(xiàn)場不具備盾構(gòu)機(jī)吊出及吊裝下井條件，因此盾構(gòu)機(jī)必須空推過站。其中左線為蓋挖區(qū)域，若盾構(gòu)機(jī)空推過站，則需待某路站蓋板立柱樁全部拆除完成后才能具備空推條件，整體耗時(shí)較長。因某路站為全線關(guān)鍵線路，工期緊，壓力大，為及早提供過站條件，某路站大小里程端頭均將下翻梁優(yōu)化為型鋼混凝土梁。設(shè)置型鋼混凝土梁后，大小里程端頭框架柱可暫不施工，滿足盾構(gòu)機(jī)平移條件，大里程端左線盾構(gòu)機(jī)接收后平移至右線空推過站至小里程端，然后再重新平移至左線進(jìn)行始發(fā)，從而有效加快現(xiàn)場施工進(jìn)度，大幅縮短了施工工期。

（7） 合理時(shí)機(jī)施工混凝土支撐。與以往明挖基坑地質(zhì)條件的軟土不同，某路站基坑地質(zhì)為泥巖或砂巖，圍巖整體強(qiáng)度較高，不具備從地面直接開挖的條件；同時(shí)因某路站現(xiàn)場場地狹小受限，且大里程端為盾構(gòu)始發(fā)，小里程端為盾構(gòu)接收，為保證現(xiàn)場工期，因此二期主體基坑開挖選擇“人字坡”法進(jìn)行施工。但在“人字坡法”施工期間，部分混凝土支撐將影響現(xiàn)場出渣車輛以及材料運(yùn)輸車輛的通行；為保證現(xiàn)場施工的正常進(jìn)行，現(xiàn)場對(duì)部分混凝土支撐（共20根砼支撐）采取后施工的形式，待運(yùn)輸通道放坡區(qū)域土方開挖至支撐下方高度約4.5 m后采用支架法施工。采用支架法施工混凝土支撐，雖在支架施工期間會(huì)對(duì)土方開挖造成一定影響，但對(duì)于整體施工工期將有效提高。支架法施工砼支撐平面位置詳見圖2。

5 結(jié)語

在城市商服和居民密集區(qū)域進(jìn)行地鐵車站施工，采用半蓋挖法可以保證交通順利通行不中斷。但施工場地會(huì)受到一定限制，同時(shí)周邊環(huán)境復(fù)雜，管線繁多，提前做好風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避，合理規(guī)劃現(xiàn)場場地，有效組織現(xiàn)場施工尤為重要。期望某路站半蓋挖施工能給后續(xù)相似地鐵車站提供參考意義。

參考文獻(xiàn)

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[3] 肖峰.地鐵車站蓋挖逆作法施工過程三維受力變形特征研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2014.

[4] 胡平.綜合管廊共構(gòu)段基坑回填施工工藝及質(zhì)量控制措施[J].工程質(zhì)量，2020，38（9）：66-70.

[作者簡介]孟凡坤（1971—），男，濟(jì)南人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：城市軌道交通施工管理。