20某地鐵車站下穿既有地鐵車站施工技術問題分析處理

1、某地鐵車站下穿既有地鐵車站施工技術問題分析處理刁天祥(中鐵隆工程有限公司，四川 成都 610016)摘 要 暗挖車站下穿既有地鐵運營車站，施工安全環(huán)境要求嚴，項目通過層層分解安全沉降指標，逐級逐項落實各工序的施工技術方法和技術措施，最終順利安全實現整體沉降6.78 mm,實現控制沉降在10mm的目標，本工程的一些經驗對類似工程具有一定的參考借鑒作用。關鍵詞 既有運營車站 安全 控制 沉降 同步 開挖 初支 跟蹤注漿 分段拆除 換撐 結構1車站工程概況1.1車站周邊環(huán)境車站位于東、西向大街交叉路口正下方，在既有車站下方，距既有運營地鐵車站底板1.9m，道路交通量大，周邊環(huán)境復雜，道路下共有各種雨

2、水、通信、污水、上水、光纖電纜、熱力等89條。既有車站底板有一沉降縫在在兩個矩形隧道中間。新舊車站位置關系圖1所示。圖1 地鐵車站位置關系示意圖1.2車站地質情況車站埋深9m左右，車站底板埋深約24m，自上而下地質依次為雜填土、粉質粘土、粉細砂層、砂卵石層，車站底板處于砂卵石層中，底板位于水位以下2m。既有車站底板處于粉細砂層。1.3 車站設計概況與既有環(huán)線車站成“十”字交叉；2號線在上，四號線在下，兩條線采用站廳站臺“十”字換乘方式。車站為一座全暗挖地鐵車站，采用洞樁法施工，車站長近180m，車站兩端為雙層三跨連拱結構斷面，中間27m為下穿既有運營地鐵車站，采用單層雙矩形斷面，車站總寬度24

3、.4m，站臺寬度14m。在兩個矩形斷面間有一既有車站的變形縫，車站有兩個風道和四個出入口通道，一個殘疾人通道和一個緊急出入口。車站結構斷面設計如下圖所示。2下穿既有車站設計情況下穿既有線段全長26.7m，結構形式為兩座矩形單洞，洞體高9.0m，寬8.5m，兩洞之間凈距4.1m，結構垂直凈距1.9m，頂部采用雙排295的大管棚，間距300mm，初支采用I20型鋼架，間距500mm，300mm厚C25噴混凝土，二襯采用700厚C30防水混凝土，防水等級為S10，采用“CRD”工法分四部開挖施工，臨時支撐采用I20型鋼支撐。3下穿既有車站達到的環(huán)境安全要求運營公司根據車站運營的要求提出車站施工沉降控

4、制在10mm以內。施工期間不允許出現任何影響地鐵運營的事件發(fā)生。地鐵公司根據過既有車站的特點將該車站定位特級環(huán)境風險源進行控制。必須確保施工的安全和 對既有車站運營的安全。4施工技術問題分析及處理本車站下穿既有線車站自2007年5月21日開始施工，歷時250余天，結構最大沉降僅為6.78 mm，完全滿足既有運營車站10mm的沉降要求，在確保各項技術指標的前提下，2008年1月29日，本車站下穿既有車站主體結構工程順利完成。施工中采取切實可行的方法和措施，以各分部工序的沉降目標為控制值來控制，實現了特級環(huán)境安全風險源的成功穿越。在穿越既有車站的過程中，有許多的經驗值得總結和提高，特別是對安全控制

5、要求嚴格的項目工程方面的經驗為類似工程提供參考和借鑒。4.1 沉降目標控制項目沉降最終的突破，首先是項目各分部目標值的突破，為了總體控制項目目標，項目一開始就將10mm的沉降分解到各部工序中，嚴格實施分部分層控制，分別采取不同的方法和不同的技術措施實施控制，同時將每部沉降目標按百分之80設立警戒值。施工時每部控制盡量不超過設定警戒值，達到警戒值即停止下部工序施工，采取有效措施處理確保整個工序不突破管理目標值。因達到警戒值，運營公司也將限令停止后續(xù)施工。4.2 超前支護選擇問題隧道初步設計超前支護采用600的管幕，該管幕采用跟管擴大鉆機施工，根據其他施工情況，該方法易造成管幕施工時車站沉降超限，

6、且沉降不易控制。綜合考慮車站的地質和管棚施工技術，以及環(huán)境條件，施工時改為雙排295的大管棚，采用夯管技術施工大管棚。從技術上克服管棚施工時造成的沉降問題。從后來施工的效果看，該方案的選擇是非常正確的，起到重要的作用。4.3 大管棚施工問題一般大管棚采用內刃腳，并且安裝切削環(huán)，避免管周摩擦力過大的，本車站沉降控制指標嚴格，每部工序都有分解的控制指標，不得超限。采用內外雙刃腳的措施，通過大管棚的施工，擠壓和壓實地層。達到改良地層的作用。保持管壁與巖層密貼，不人為制造縫隙。在實施過程中發(fā)現，在密實高應力地層，管壁摩擦力非常大，大管棚夯進的深度有限，為不改變此方法，又采用雙側夯進大管棚。大管棚在加固

7、體中間部位搭接，保證大管棚施做對地層不引起過大沉降。實際證明，此方法非常有效，在整個大管棚施工后，既有結構整體隆起5個毫米，對整體沉降控制起到重要的作用。4.4 開挖方案確定采用工程類比分析及有限元模擬分析，采用先近后遠的方法施工，即先施工離既有車站底板沉降縫最近的1、2部，在完成1、2部后，在1、2部結構的支撐下，再施工3、4部，左右兩洞同步施工，保證地鐵結構底板的差異沉降不超標。采用CRD工法組織施工，步步為營，每部成封閉控制結構沉降。同時為避免時差效應，縮短開挖時間，采用兩端同時對挖，及時回填注漿。4.5 高地應力問題處理施工部位結構初支頂距既有車站底板1.9m，大管棚頂距車站底板底僅有

8、90cm，此部分圍巖直接受上部荷載作用，既有線下部巖層所受應力比較大，應力比較集中，處于高應力狀態(tài)，該部分土體處于高壓縮性，隧道開挖時，該部分地層巖體的應力釋放很迅速，所以開挖后圍巖的變形速率比較大。控制措施為，超前大管棚支護，超前注漿，快速開挖及時封閉，大剛度初支鋼架，圍巖、管棚、初支鋼架通過剛性接住持續(xù)傳力，及時進行回填注漿，并持續(xù)進行補償跟蹤注漿迅速補充地層應力損失，快速實現應力平衡。4.6 開挖、初支問題實現快速開挖，快速封閉，嚴格按部序開挖封閉，嚴格CRD各部施工質量。特別是結構連接 節(jié)點的質量保證。隧道開挖前認真做好超前注漿工作，保證注漿的質量，在高應力狀態(tài)即使這樣仍有可能垮塌，特

9、別是在沙層中開挖，要備用一些處理坍塌的物資和材料，上部要挖到大管棚底部，通過連接鋼板等以便實現初支剛性接住。讓大管棚和初支一起形成系統(tǒng)受力狀態(tài)。保持開挖面能夠承受應力和傳遞應力，并且受力良好。開挖前還要進一步對中間巖柱進行注漿加固，保證中間巖柱的承載能力和抗壓縮能力。開挖時注意初支底部松渣的清理，使上部力能夠順利傳遞到下部基必要時加強初支底部注漿加固，改善隧道基地受力狀況，保證結構受力穩(wěn)定。初支和大管棚之間采用鋼板連接，保證大管棚受力良好，使初支結構能夠受力和傳遞力良好，保證噴混凝土及時、密實特別是處支面和巖層面的密貼，及時回填注雙液漿，使鋼架背后不容易噴滿混凝土，易出現空洞的地方及時 回填與

10、圍巖及時密貼，要注意噴射的角度，同時要及時進行回填注漿。4.7 注漿問題注漿是為了改善圍巖地層條件，或填充空隙，或調整圍巖的受力狀況。超前注漿固結砂層，將開挖一定范圍內的砂層固結，穩(wěn)定開挖面，同時對中間巖柱也進行加固和固結，在隧道開挖的1、2部從側面對中間巖柱注漿加固。隧道開挖后及時進行初支的背后注漿，填充初支背后空隙，使初支和圍巖間傳遞力良好。必要時停止開挖進行回填注漿。補充跟蹤注漿，注漿管底部達到既有車站底板下，對此處進行補償注漿，根據隧道變形速率來調整車站底板處圍巖的應力狀態(tài)，達到控制變形及時收斂。此注漿要根據情況反復多次，直到達到目的。4.8 二襯初支拆除問題隧道初支的臨時支撐拆除按6

11、m分段，分層拆除，豎向支撐采用換撐處理，保持結構受力不發(fā)生大的變化，另考慮整個初支結構是平頂直墻結構，抗變形能力差，并且初支基本就在原地鐵車站下，直接承受原車站的豎向荷載，換撐必須確保結構受力安全，采用半幅半幅做結構，結構做完半幅后，腳手架、二襯等受力桿件不拆除，在二襯回填注漿完成后，在結構受力安全的情況下，再對頂部豎向支撐進行換撐處理，待整個結構做完后，再拆除腳手架和拆除豎撐。確保二襯時隧道初支結構受力穩(wěn)定，實現階段沉降目標的實現，最終實現整體沉降目標的實現，精細每部施工控制。4.9 分段分副二襯二襯施工也是關乎整體沉降的一重要部序，也要高度重視，結合其他結構二襯施工時造成地層發(fā)生大量下沉，

12、本部二襯將采取切實穩(wěn)妥的方案進行二襯，初支結構沉降很小。達到預期目的。平頂直墻結構二襯，采取分部分段襯砌，每部二襯基本保持初支結構受力不發(fā)生大的變化，隧道二襯分底板、邊墻、左側半幅頂板、右側半幅頂板。二襯腳手架采用滿堂紅腳手架，加強橫向和斜向的支撐構件，加大二襯施工時的結構支撐剛度，保持二襯施工時初支結構受力相對穩(wěn)定，實現二襯施工時既有車站結構變形沉降控制目標。隧道二襯按照拆除段長度來控制施做二襯，在施做底板時，先換撐豎向CRD臨時結構，待底邊有一定強度后，再拆除原CRD臨時仰拱部分，側墻做完達到一定強度后，做頂部半幅結構頂板，并預留直螺紋連接。待結構混凝土達到一定強度后，對其頂部進行回填注漿

13、，保證頂板混凝土密實。最后，保留所有腳手架和橫向支撐，對頂部豎向CRD進行換撐，施工剩余部分頂板，待回填注漿完成后，結構強度達到一定強度后開始按順序施工下一段結構。5 結論本車站下穿既有線工程環(huán)境要求嚴，為同類工程之最，為特級環(huán)境安全風險工程, 兩站之間采取“十”字換乘。宣武門站通過既有線段全長26.7m，結構形式為兩座矩形單洞，洞體高9.0m，兩洞之間凈距4.1m，結構垂直凈距僅1.9m，采用“CRD”工法分四部開挖施工，施工風險巨大。經過項目部全體人員艱辛努力，最終使既有運營車站的結構最大沉降僅為6.78 mm，結構最大沉降始終控制在目標范圍內，在確保各項技術指標的前提下，實現了特級環(huán)境安全風險源的成功穿越。工程中所采取的各種方法和措施為今后類似工程提供借鑒和參考。參考文獻：