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浅谈地铁暗挖车站下穿既有线风险源控制措施

发表时间：2020/11/23 来源：《基层建设》2020年第22期作者：魏宁

[导读] 摘要：随着地铁建设事业持续发展，新建线路与既有车站出现交叉的情况越来越多，在施工过程中既要保证新建隧道的施工安全，又要保证既有隧道的运营安全，相互之间的影响成为了工程建设需要考虑最为主要的问题之一，直接影响到工程建设质量和既有车站的使用效果。

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        摘要：随着地铁建设事业持续发展，新建线路与既有车站出现交叉的情况越来越多，在施工过程中既要保证新建隧道的施工安全，又要保证既有隧道的运营安全，相互之间的影响成为了工程建设需要考虑最为主要的问题之一，直接影响到工程建设质量和既有车站的使用效果。本文主要分析了地铁暗挖车站下穿既有线风险源控制措施。
        关键词：地铁车站既有线下穿风险源控制措施
        一、概述
        北京地铁3号线新建东四十条站采用PBA工法施工，下穿既有2号线，施工过程中可能会带来许多困难和风险。在本工程中因导洞内施工空间有限，在施工工艺、风险源控制、监控量测等方面有严格控制要求，需保证安全、质量、进度有序可控。本文主要阐述地新建车站下穿既有线风险源控制措施。
        二、工程简介
        新建东四十条站采用PBA工法施工，车站长310.66m，两侧主体结构隧道净宽均为8.85m，总宽49.7m（含既有3号线结构），有效站台长186m，站台宽均为5m，拱顶覆土约15~23m，车站主体为地下单层单拱直墙结构，西侧与风道结合，采用双层单拱直墙结构，通过横通道、楼扶梯斜通道与既有3号线底板相连。通过预留节点与2号线实现M2换M3的换乘，通过新建换乘通道实现M3至M2的换乘。
        新建3号线东四十条站为分离岛式车站，两侧主体结构隧道净宽均为8.85米，总宽 49.7m（含既有3号线结构），有效站台长186m，新建3号线与既有2号线呈十字交叉，其中28.8m新建结构密贴下穿既有2号线结构底板。
        三、施工步序及风险控制措施
        1.施工步序
        第一步：由既有2号线东端封闭掌子面进行预加固土体，注浆完成后采用台阶法开挖1、4号导洞（同步开挖），进洞6米后，同时采用台阶法开挖2、3号导洞（同步开挖），并施工初期支护（台阶长度为3-5米），开挖步距同格栅间距，封闭成环后应及时对导洞拱顶、侧壁、基底进行注浆，同时应加强监控量测。导洞开挖时尤其注意要密贴2号线车站底板，以确保导洞顶板与既有2号线结构底板密贴。
        第二步：自边两边导洞向下施工钻孔桩，钻孔桩须跳孔施工，隔3挖1，桩底进行后压浆以减小了沉降。边桩打设完成后及时施做冠梁，施工时冠梁顶必须保证密贴上层导洞内皮，并在冠梁背部每隔1m预留背后注浆管1个，待冠梁达到设计强度后及时进行冠梁顶部注浆，确保冠梁与初支之间密实。
        第三步：分两洞室开挖导洞之间的土体，采用台阶法开挖5、8号导洞（同步开挖），进洞6米后，同时采用台阶法开挖6、7号导洞（同步开挖），并施工初期支护（台阶长度为3-5米），开挖步距同格栅间距，封闭成环后应及时对导洞拱顶、侧壁、基底进行注浆，开挖时尤其注意要密贴2号线车站底板，同时应加强监控量测。
        第四步：中间洞室贯通后，由西端头向横通道方向后退，沿车站纵向分段（每段不大于6米）凿除部分初期支护结构，施工顶板防水层及结构二衬，二衬强度达到要求后及时对背后进行充填注浆，施工过程中加强监控量测。
        第五步：沿车站纵向分为若干个施工段（不大于12米），在每个施工段分层开挖土体至基底（边开挖边施工桩间网喷混凝土），并及时施工底板封底。施工底板防水层及底板，然后施工侧墙防水层及侧墙，完成车站主体结构施工。
        2施工风险控制措施
        （1）深孔注浆
        注浆压力是深孔注浆过程中重要的控制参数，注浆压力的大小会对既有线结构造成直接影响。注浆压力过大，有可能使既有线结构隆起；靠近变形缝附近，会直接破坏既有线结构防水措施，导致既有线出现渗漏水现象；注浆压力过小，注浆效果不佳，开挖过程可能出现土体塌方现场，既有线结构发生沉降位移，影响结构安全。

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注浆量是深孔注浆效果检查的另一控制指标，注浆量多少直接影响既有线结构安全。注浆量过大（注浆压力不增加），浆液有可能已经渗入车站结构内部，对既有线结构造成影响；注浆量过小，注浆效果不佳，开挖过程可能出现土体塌方现场，既有线结构发生沉降位移，影响结构安全。
        （2）小导管超前注浆
        台阶法施工断面超前支护可采用超前注浆小导管，除深孔注浆段每榀施做。超前小导管用风镐顶进，小导管尾部与格栅钢架焊接牢固。针对地层的特点，对于地质较好时采用风钻钻孔或锤击，将小导管打入。对于地质较差时及时安装拱架并预埋套管待喷砼完成之后打设小导管。小导管打设时，按规范要求严格控制外插角、孔距及孔深的偏差。小导管打设完成后进行注浆施工，局部中粗砂层采用改性水玻璃。注浆完成后要检验注浆效果，在隧道开挖后可检查注浆固结体厚度，如达不到设计要求时，在注浆时调整注浆参数，改善注浆工艺。
        （3）残留水及水囊处理措施
        在施工降水遇到疏干含水层问题时，由于受含水层凹凸不平等因素的影响，在含水层底部界面会存在少量残留水和水囊，影响初期支护施工。对位于拱顶的残留水采用深孔注浆堵水、超前导流措施，必要时采用真空降水，保证初支施工过程中安全稳定；对位于结构中部残留水和水囊采用导流措施；对位于结构底部残留水和水囊采用明排措施。
        （4）桩底压浆施工措施
        为保证桩底地层密实，待成孔之后压浆管随钢筋笼一起安装下笼。灌注混凝土完成48小时后即可压浆。注浆阀外部保护层应能抵抗砂石等硬物质的刮碰而不至使注浆阀门受损，注浆阀应具备逆止功能。压浆导管之间用管箍连接，压浆导管与钢筋笼用铅丝连接。加强对未压浆桩压浆管保护，严禁车辆碾压桩头，挖斗碰撞。及时做好每根桩每根管的压浆记录，及时观测压浆压力、流量、地面是否返浆情况，遇到问题及时解决。
        （5）降水防沉降措施
        定期观察降水井水位，适当控制抽水量，在主体结构完成后，适当减少抽水量，使新建主体和附属外的降水曲面尽量控制在较小的范围。在降水期间，定期对地面及邻近建筑物等进行沉降观测，如有问题及时发现，及时处理。尽可能地加快结构施工，缩短降水时间。
        （6）地下管线施工前应对措施
        施工周围主要分布管线有上水管、污水管、热力方沟、电力方沟，为保证施工开挖时管线的安全及减少对施工的影响，施工前对各类管线进行现状调查，并委托有资质单位进行检测、评估，确定合理的变形控制指标；施工前对施工影响地段进行空洞普查，对查出的空洞采取注浆或其他加固措施；施工时及时加强背后回填注浆，主动控制其沉隆；加强洞内拱顶沉降、收敛、地表沉降、管线沉降等监控量测工作。如发现沉降或收敛过大或异常，应立即停止开挖并及时注浆和补注浆，并根据监测结果调整施工参数。根据监测情况及时调整开挖步距、台阶长度、封闭时间等施工参数。
        四、施工监测
        为保障既有地铁2号线东四十条站运营安全，需要对施工过程、施工周边、施工后的结构，特别是既有2号线东四十条站进行监测。施工过程中需要对对围岩及支护状态观测，详细记录洞内各项作业、时间与进尺，描绘每一开挖断面的工程地质断面和水文地质断面，记录描述支护厚度、质量等情况。各项监测工作的时间间隔根据施工进程确定，在受力变化复杂的地方或出现异常情况时，应加密监测。雨季是施工的不利情况，地下渗水比较严重。因此雨季在保证正常的监测频率的情况下，应加强一些薄弱环节和主要管线的量测频率，同时，应根据监测结果，加强一些不利区域的监测，以保证整个工程始终处于监控状态。
        参考文献：
        [1]《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999（2003年版））
        [2]《轨道交通车站工程施工质量验收标准》（QGB-006-2005）
        [3]《穿越既有交通基础设施工程技术要求》（DB11/T716-2010）
        [4]《地铁工程监控量测技术规程》（北京市地方标准DB11/490-2007）