砂卵石地层过既有线的地铁暗挖施工技术

陈 中

(成都地铁有限责任公司,四川 成都 610000)

砂卵石地层过既有线的地铁暗挖施工技术

陈 中

(成都地铁有限责任公司,四川 成都 610000)

以成都地铁某车站穿越既有线设计施工为例，介绍了该施工方案的处理思路与施工步骤，并总结了地铁换乘节点施工技术及经验，经监测表明该施工方案安全可行，对类似工程具有一定的参考价值。

地铁，换乘节点，施工方案，监测

目前，随着各大城市大规模地铁建设，地铁逐渐形成网络化。在建设过程中也出现了一些与既有运营线路相交叉、换乘的节点工程。在此类地铁建设过程中，既要确保建设的安全，也要保障既有线运营的安全，给建设带来了很大的挑战。换乘节点施工场地、施工的扰动等受到约束，因此对施工技术要求高、施工方案的可操作性要求高，直接影响到施工及运营的安全、质量、进度、工期以及经济效益[1]。本文以成都地铁4号线骡马市站与既有运营1号线交叉施工成功实例，结合成都地区的地质特性，分析换乘节点施工方案，从而进行优化、管理。

1 工程概况

成都地区地处川西平原岷江水系Ⅱ级阶地，为冲洪积地貌，地形平坦，地面高程499.80 m～501.85 m，最大高差为2.05 m。成都平原腹心地带砂卵石沉积厚度达540 m，卵石含量高达55.0%～86.8%，且含有大粒径漂石，卵石单轴抗压强度高，平均102.2 MPa，极值为206 MPa。地下水水量极其丰富。

成都地铁1号线换乘节点部分为盖挖法施工，盖挖底板下共设计远期预留柱16根，由于1号线工期等原因，目前，原1号线围护结构只有10根预留桩打设到位。在1号线标准段与扩大端的围护桩及端头的围护桩嵌入到了4号线底板下4.5 m，其余围护桩仅嵌入到了1号线车站底板下3.58 m，目前再完善1号线的桩基存在困难，因此在4号线暗挖施工时需要重新形成受力体系，从而加大了施工难度，增加了施工风险，合理的施工方案和措施尤为重要。

2 处理措施

原1号线设计预留了部分后期接口的处理措施，也考虑了竖向承载力计算，但对变形控制未考虑充分，由于各种原因部分竖向传力桩又未施工到位。因此处理过程中需要解决的问题：施工过程中严控1号线变形量，不阻碍及影响运营安全；下层开挖对原结构受力的影响，需要严控下层结构受力体系。具体处理思路如下：

1)富水砂卵石地层中施工过程中必须实施降水[2]，本节点处共布设降水井29口，降水井深度37.5 m，其中基坑内布设12口，基坑外布设17口。降水井布置在围护结构外侧和基坑内，降水井间距为15 m左右，降水水位必须低于底板以下0.5 m以上。

2)设计上采取“化整为零、步步为营”的总体施工思路。

3)换乘节点范围内开挖首先考虑完善-3层的受力体系，然后再分步分段进行其余地段开挖。

4)明确1号线运营阶段的变形控制要求，施工过程中应严格按照此要求进行监测和控制。

5)开挖步骤优化。每步开挖后必须完成相应开挖范围内的-3层结构并达到设计强度后，方可实施下步开挖。核查每步开挖的范围，选用最优化的分块处理，减少施工缝的同时必须满足竖向变形和受力要求。

6)经过设计核算、比对，考虑上部荷载传递至-3层后采用格构柱作为临时承重构件。

7)施工实施过程中核查边界条件，如发现同设计边界条件不符，应立即停止施工，通知相关单位重新研究方案。

8)信息化施工，利用监测数据指导施工，确保施工过程中的施工安全及运营线路安全。

3 处理方案及步骤

3.1 换乘节点的开挖

开挖的总体思路为先使节点的侧墙与明挖部分主体结构侧墙形成可靠的连接，再按节点分块的顺序进行分步开挖。由东向西，再由南向北，先易后难的开挖。开挖注意分块，设置格构柱作为竖向传力构件，随挖随撑。

3.1.1 工序一

1)由东向西开始开挖边界线以内土体,并破除开挖范围内的原1号线东侧的围护桩。

3.1.2 工序二

1)施工④轴以东主体结构顶板、中板、底板、侧墙、梁及柱子部分，除北侧未开挖土体部分的-3层侧墙及底板外。需保证4号线-1层侧墙、-2层侧墙与原1号线侧墙可靠连接，同时也保证顶板、中板与原1号线各层板可靠连接。

2)架设1号临时钢管柱。

3)由东向西开挖，开挖边界线以内土体，竖向3 m。

3.1.3 工序三、工序四

1)由东向西开挖边界线的土体，竖向至基坑底。

2)施工西侧挡土墙及钢筋锚杆，需保证挡土墙与原1号线既有围护桩可靠连接。

3.1.4 工序五

1)由东向西开始开挖边界线以内土体。

3.1.5 工序六

1)由东向西分台阶法开挖边界线以内土体。

4)架设3号临时钢管柱。

3.1.6 工序七

1)本步骤应从南向北、从东向西同步开挖剩余土体，必须边开挖边架设竖向格构柱。在架设格构柱前应在①轴、④轴开挖范围内铺设钢板。需保证7号、8号、11号格构柱先架设再进行后续开挖。

2)9号、12号格构柱先架设后进行后续开挖，最后架设10号格构柱。

3)施工剩余底板及侧墙。

3.2 新老混凝土、新老防水交接处处理方案

地铁1号线与本工程车站开发节点段接口考虑在接口处做双柱，由于1号线未预留变形缝的条件。接口处先对1号线各层板和侧墙进行植筋处理[3]。

为提高混凝土的自密性、改善混凝土性能，在微膨胀细石混凝土部位的构件中添加复合外加剂材料，可采用地铁专用抗裂纤维素纤维。

植筋用的胶粘剂必须采用改性环氧或改性乙烯基脂类(包括改性氨基甲酸酯)的A级胶粘剂。锚固用胶粘剂的质量和性能应符合GB 50367—2006混凝土结构加固设计规范,植筋长度不应小于20d。

4 监测

4.1 监测目的

为实现信息化施工，保护地铁结构及地铁正常安全运营，换乘节点施工期间需对施工影响范围内的地铁1号线上下行线轨行区进行自动化(结合半自动化)监测。

1)了解换乘节点施工过程中地铁结构不同位置的垂直变形与水平变形情况。

2)及时准确地掌握换乘节点施工开挖及主体结构施工过程对地铁结构的影响，确保地铁隧道结构安全和基坑开挖安全。

4.2 既有1号线外部监测

4.2.1 监测控制指标

根据相关规范及设计验算采用表1中的控制指标[4，5]。

表1 外部结构监测控制指标

4.2.2 监测项目的实施

1)既有1号线承重柱布设。2)1号线顶板沉降监测点的布设。3)出入口的沉降点布置。4)水位监测。

4.3 既有1号线内部监测

4.3.1 监测范围及内容

本次监测内容为：1号线底部暗挖部位土方开挖期间上下行线均采用自动化监测，其余时间采用半自动化监测，监测工作直至暗挖施工完成。如监测数据未稳定，即继续监测。监测内容为地铁结构水平、垂直的变形。根据相关规范及设计验算采用表2中的控制指标[4，5]。

4.3.2 自动化监测的实施

1)自动化监测的基本组成见图1。

表2 地铁1号线内部结构变形控制指标

2)测站点和基准点安置在地铁的隧道中。监测基准点布置在隧道影响区以外的两端，各测站点和工作基点布置在地铁隧道中。监测断面自下穿范围中心起布，按1个/10 m布设，在车站与隧道相交处加密布设，间距为5 m(见图2，图3)。测站点上安置全站仪，先制作全站仪托架，托架安装在隧道侧壁，高度离道床距离1.2 m左右，以便全站仪容易自动寻找目标。

截止到目前，暗挖开挖进尺15 m，内部累计最大位移约1.98 mm(见图4)，外部位移累计最大为2.25 mm(见图5)，都在控制范围内，可见实施方案可行。

5 结语

本文以成都地铁1号，4号线骡马市换乘站施工实例，结合成都地铁的工程地质特性，分析总结了换乘节点施工方案、处理过程，经验总结如下：

1)前期施工站点围护桩施工尽量施工到规划换乘站位，完善后续施工站点的整体受力体系,否则对后期结构的施工会造成很大的困难，增加风险和投资。

2)换乘节点处应采用经过严格评审通过的妥善方案施工，确保运营安全及工程施工安全，严格按特别重大风险性工程要求组织专项方案实施。

3)设计单位充分考虑换乘节点的施工风险，设计阶段要明确施工工法、施工步序、监测控制指标等关键依据，修改完善设计方案后按程序完成施工图审查备案工作。

4)设计、施工、监理单位应认真、严格核查原运营线路的设计(含设计变更)、施工归档资料，对运营线路施工站结构、地层、边界条件、预留条件等情况进行详细核查。设计、施工、监理单位应积极配合。

5)施工过程中严格控制降水，杜绝出现含砂量超标；施工过程中要在运营区间设置监测点位，加强监测管理。

[1] J163—2002,铁路隧道施工规范[S].

[2] 成 璐，许 模,毛邦燕.成都地铁2号线对地下水的影响评价[J].路基工程,2009(1)：133-134.

[3] GB 50299—1999，地下铁道工程施工及验收规范(2003版)[S].

[4] 李兴高.既有地铁线路变形控制标准研究[J].铁道建筑，2010(4)：6-9.

[5] 姜景山，陈 浩，张洪威.崇文门车站下穿地铁既有线施工变形控制措施[J].铁道标准设计，2005(10)：85-88.

[6] 毛朝辉，刘国彬.基坑开挖引起下方隧道变形的数值模拟[J].地下工程与隧道，2005,15(4)：24-27.

Sandy pebble formation of existing subway underground construction technology

Chen Zhong

(ChengduMetroCo.,Ltd,Chengdu610000,China)

Taking the design construction of Chengdu subway station crossing existing line, the thesis introduces the construction scheme processing concept and construction procedures, summarizes construction technology and experience of subway interchange joint station. The monitoring results prove the safety and feasibility of the construction scheme, which has certain guiding value for similar engineering.

subway, interchange joint, construction scheme, monitoring

1009-6825(2015)02-0153-03

2014-11-10

陈 中(1974- ),男,高级工程师

U455

A