地铁暗挖车站侧穿高架桥桩基的施工措施与对策

李克建，孙伟青，秦爱红

(1.青岛地矿岩土工程有限公司，山东 青岛 266100； 2.青岛理工大学琴岛学院，山东 青岛 266106)

1 工程概况

青岛市地铁1号线为南北走向线路，线路南起峨眉山路站，跨越黄岛区、市南区、市北区、李沧区、城阳区，终至城阳区东郭庄村。线路全长约 60 km，共设车站39座，均为地下站。

青岛地铁1号线海泊桥站车站总长约 192 m，车站主体结构采用明暗结合法施工，其中暗挖段约 131 m，明挖段约 61 m，车站底板标高 -22.22 m，基础底板埋深约28.39 m～31.36 m，暗挖段顶板覆土深约为 11.5 m～12.4 m。车站共设4座出入口，2座风亭，部分出入口与地铁4号线换乘。其中1号线海泊桥站车站主体暗挖段于里程K39+435～K39+445下穿杭鞍高架桥，高架桥桩基距离车站主体拱顶最近水平距离为 1.6 m(车站位置及平面布置如图1所示)，本文以1号线海泊桥站暗挖段距离杭鞍高架桥桩基最近处区段为研究对象，以场地工程地质条件为基础，提出了施工过程中应采取的主要措施与对策建议。

图1海泊桥站位置及平面布置示意图

2 场地工程地质条件

2.1 地形地貌

拟建场地工程地质分区主要为构造剥蚀区及河流侵蚀堆积区，其中起点至里程K39+436为河流侵蚀堆积区，地貌类型主要河流侵蚀堆积一级阶地，地形较为平坦，地面高程 7.5 m～8.8 m；里程K39+436至终点为构造剥蚀区，地貌类型主要为剥蚀斜坡，地形起伏不大，地面高程 8.5 m～9.4 m。沿线两侧多为楼房建筑，且站点北侧下穿杭鞍高架桥，地面条件较为复杂。

2.2 地层岩性

图2车站地层岩性示意图

通过勘察取芯揭示，本车站中微风化岩体多较破碎，部分地段节理裂隙密集发育，如图3、图4所示。

图3 中风化岩体

图4 微风化岩体

2.3 场地地质构造

本车站断裂构造不发育，仅局部揭露次生构造破碎带。根据区域地质资料，场地东南侧 2 km～5 km范围内依次发育有伏虎山断裂、青岛山断裂、关山断裂，上述断裂带均为沧口断裂的派生断裂，形成于中生代末期，具多期活动的特征，但活动轻微，从地震年表上，包括断裂带位置的该区近百年来未发生过六级以上的地震，近期的地震纪录没有明显活动性表现。各断裂详细特征如表1所示。

青岛地铁1号线海泊桥站主要影响断裂一览表 表1

受区域主断裂及上述断裂影响，本车站局部地段发育有构造破碎带，通过勘察中钻孔揭示情况，场区次生构造破碎带岩体受强烈挤压作用脆性破裂成碎块和砂土状，原岩为花岗岩，矿物蚀变现象明显，局部夹有数厘米宽的泥状错碎物，形成风化深槽。

2.4 水文地质条件

场地水文地质单元为河流阶地松散岩类孔隙水、基岩裂隙水分布区及低山丘陵松散岩类孔隙水、基岩裂隙水分布区，该站地下水类型主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。

第四系孔隙潜水水位埋深2.30 m～3.50 m，水位标高 4.84 m～6.83m，主要赋存于第①层素填土及第⑤、⑨层中、粗砂，主要接受侧向迳流及大气降水补给，以侧向迳流、人工开采方式排泄；由于场区近青岛市内主河流-海泊河，砂层水量较大，有稳定的地下水位。

基岩裂隙水分为风化裂隙水和构造裂隙水。风化裂隙水与第四系孔隙水密切相关，主要赋存于强风化带，地下水径流深度较大，径流方向复杂。该层渗透性较小，呈似层状分布于地形相对低洼地带，水量及给水度均较小，水位埋深 3.60 m～4.50 m，水位标高 3.59 m～6.08 m，水位不甚连续。构造裂隙水主要赋存于中风化和微风化基岩构造破碎带、节理裂隙密集带中，呈脉状、带状产出，主要接受相邻导水构造通过侧向补给及上层地下水或大气降水的补给，其分布、水量、迳流方向及承压性也受岩体导水和阻水构造控制，由于岩体中上述构造分布的不均匀性及复杂性，构造裂隙水的上述特征也表现为相应的复杂性和不均匀性。

3 地铁施工对桥桩的影响分析

杭鞍高架桥为青岛东西主干道，交通量非常大，根据搜集到的建(构)筑物资料显示，桥梁建于2000年左右，上跨海泊桥车站处为三跨连续梁结构，基础采用桩基，桩基类型为端承桩，桩基直径为 1.5 m，桩长约 17 m，桩基基底嵌入中风化岩 2.0 m，单桩荷载按 8 000 kN考虑，变形容许值不大于 5 mm，桩基距离暗挖车站拱顶最近水平距离为 1.6 m，地铁线路设计方案经过多次论证仍无法规避。车站暗挖段采用矿山法施工，主体结构埋深 11.5 m～12.4 m，开挖宽度最大处约 26.1 m，开挖高度 19.4 m。暗挖车站侧穿桩基段地层自上而下依次为：第四系素填土，厚度约 2.0 m，第四系全新统冲洪积粉质黏土层，厚度约 5.0 m，第四系全新统冲洪积中粗砂层，厚度约 4.0 m，下伏强、中、微风化岩，地下水类型为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，第四系潜水主要赋存于中粗砂层，地层渗透性较好，水量较大，基岩裂隙水与第四系潜水密切相关，受区域构造影响赋水性与渗透性相对复杂和不均匀。隧道开挖过程中，将使周围岩土体的应力环境发生很大变化，施工过程中围岩应力释放后产生的位移，将造成较大范围的岩土体变形，另外在施工过程中如地下水控制措施不当，有可能导致地下水水位下降，造成岩土体强度降低，极易诱发掌子面失稳、围岩塌方等事故，严重影响桥梁桩基的稳定；由于隧道与高架桥桩基的距离非常近，控制爆破对桩基的振动要求非常高，防止振动对桩基造成影响。地铁隧道穿越高架桥施工，必须安全顺利通过，既不能阻断交通，又要保证行车安全，不出任何安全事故，也不能损害既有桩基。

4 主要施工措施与对策建议

4.1 车站暗挖段加固措施建议

为保证地铁施工及运营期间桥梁的安全，车站暗挖段必须采取强而有效的支护措施，隧道开挖过程中主要通过第四系中、粗砂、强～微风化花岗岩及花岗斑岩及煌斑岩，隧道拱顶距第四系地层距离较小或直接位于第四系地层中，地层富水性与透水性弱～强，水量较大，隧道围岩等级为Ⅵ级，可考虑进行地面高压旋喷辅助注浆止水，洞内采用止水帷幕注浆；其余地段地下水富水性整体较贫，建议初支采用格栅钢架+超前锚杆+锁脚锚杆锚喷支护方式，在构造裂隙发育地段透水性相对较好，水量可能相对较大，但汇水条件相对较差，隧道开挖过程中，此地段可能出现潮湿状～点滴状淋水，局部发育节理密集带位置岩体较破碎，围岩透水性中等～强，隧道开挖施工过程中，如遇水量较大、围岩破碎、稳定性差的情况，应考虑采取加强支护措施，可增加超前锚杆或超前小导管注浆支护等辅助措施来进行支护。

地面高压旋喷注浆宜加固车站拱顶上方不小于 5 m地层，洞内采用超前小导管及大管棚支护(如图5所示)，最大限度保护围岩，充分发挥围岩自身承载力，每步开挖采用小导管注浆进行加固，隧道施工期间应严格按“短进尺、弱爆破、早封闭、勤量测”的12字方针进行施作，以确保施工安全。

4.2 侧穿杭鞍高架桥桩基工程措施建议

根据勘察揭示的地质情况和车站的设计方案，建议采用双排锚杆桩对桥桩进行隔离加固，在隧道与桥桩之间打设钢管桩，钢管桩长度 24 m，间距 0.75 m，桩内注水泥浆加固；开挖施做初期支护后及时打设三排预应力锚索控制隧道及桥桩底部位移，可采用3束钢绞线锚索，长度 10 m，间距按 4 m考虑，锚索施工时应避开钢管桩及桩基，洞内开挖前采用帷幕注浆对拱顶范围软弱围岩进行加固，保证岩土体的完整坚固，开挖后及时施做初支并施做预应力锚索控制变形(如图6所示)。同时，施工期间应严格控制爆破，做好超前地质预报。

图6桥桩隔离加固方案示意

4.3 控制爆破开挖对策

为减少爆破振动对桥桩的影响，控制爆破开挖显得尤为重要。建议爆破采用浅孔弱爆破开挖，遵循“短进尺、弱爆破、多循环”的原则。开挖掏槽方式建议采用楔形掏槽，未进入桥桩时，在现场进行爆破试验，钻孔深度1m，并监测爆破振动速度，以确定最大装药量及炮眼的布置方案，要求爆破振速≤10mm/s。同时，可在靠近桩基一侧隧道周边沿轮廓线环向设置一排减震孔，减震孔间距按30cm考虑，采用潜孔钻机水平钻进，减震孔的设置可减少爆破冲击对桩基的扰动。

4.4 加强监控量测建议

施工期间必须加强监控量测，做到信息化施工，及时反馈设计及施工，调整和修改设计参数，以确保隧道和桩基安全可靠。为此，建议进行洞身拱顶下沉、净空收敛、钢筋格栅内力、爆破振动、地表沉降等监测，对开挖围岩、掌子面进行地质编录及洞内外观察。

5 结 语

青岛地铁1号线海泊桥站地质条件复杂、地下水发育、暗挖段侧穿高架桥桩基，这给设计和施工带来了一定的难度。本文通过对场地工程地质条件及地铁施工对桩基影响的分析评价，提出了对拱顶砂层进行地面高压注浆，洞内采用超前小导管及大管棚支护，采用锚杆桩对桥桩进行隔离加固，控制爆破开挖，加强监控量测等措施建议，以指导设计和施工，也可作为同类工程的参考。

[1] 李克建，孙伟青. 青岛市地铁1号线海泊桥站岩土工程勘察报告[R]. 青岛地矿岩土工程有限公司，2015.

[2] 贾永刚，谭长伟. 青岛城市工程地质[M]. 青岛：青岛海洋大学出版社，1995.

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