近接距離上跨既有線區(qū)間明挖基坑施工技術(shù)

周錫兵

摘 要：成都軌道交通高速建設(shè)發(fā)展的過程中，新建與既有的地鐵線路近接工程施工成為最大的安全風(fēng)險(xiǎn)問題之一，在施工中因降水、卸載等過程隧道本身外界條件變化，受力狀態(tài)亦產(chǎn)生改變，內(nèi)力重新分布，最大的風(fēng)險(xiǎn)為卸載后隧道反壓力不足而引起的上浮或者下沉將會(huì)導(dǎo)致隧道自身結(jié)構(gòu)過度變形、沉降甚至開裂等破壞，更會(huì)降低整個(gè)路網(wǎng)的運(yùn)營能力。故在面臨既有線近接距離基坑開挖施工中既要滿足既有線結(jié)構(gòu)受力安全，又要達(dá)到施工方案快速實(shí)施，以提高結(jié)構(gòu)作用實(shí)踐的安全穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：近接工程;上跨或下穿;既有線隧道;安全

1 工程概況

成都西站（原成都西站）為成都軌道交通9號(hào)線一期工程第12個(gè)車站，車站位于武青北路與萬卉三路交叉路口北側(cè)，南北向布置，周邊主要建筑有：車站東側(cè)為國鐵成都西站及綜合交通樞紐，小里程端東南側(cè)臨近既有4號(hào)線（已運(yùn)營）車站及區(qū)間。9號(hào)線F2號(hào)出入口與既有4號(hào)線成都西站-中壩站區(qū)間呈93.24°垂直跨越，跨越長度基坑方向長30 m，基坑寬度7.5 m;區(qū)間隧道拱頂距地面9.62 m，F(xiàn)2號(hào)出入口基坑底板距地面7.82 m，跨既有線上方基坑底距既有線隧道1.72 m。

根據(jù)實(shí)地地質(zhì)調(diào)繪以及鉆探揭露成果資料，F(xiàn)2號(hào)出入口施工范圍地質(zhì)自上而下分部為：雜填土、卵石土（稍密）、卵石土（中密）、卵石土（密實(shí)）。附屬底板位于土層交界處大部分主要位于<2-9-4>密實(shí)卵石層中，局部結(jié)構(gòu)位于密實(shí)卵石及雜填土中;工程年平均水位變幅1.2 m～3.5 m，地下水平均埋深約5.2 m。

2 出入口近接既有線隧道方案

2.1 上跨既有線方案思路

成都西站位于交通樞紐要道，車流量大，F(xiàn)2號(hào)出入口橫跨主干道，受控因素多，制約條件復(fù)雜。既有4號(hào)線成都西站-中壩站區(qū)間與基坑底距既有線隧道僅1.72 m，既有線保護(hù)施工難度大[1]。為確保施工及既有線安全，按照以下思路進(jìn)行方案設(shè)計(jì)：

（1）跨4號(hào)線既有區(qū)間基坑，本附屬在4號(hào)線區(qū)間左右線前后5 m范圍內(nèi)均采用人工挖孔樁布置，挖孔工程中應(yīng)仔細(xì)定位控制樁身垂直度，不得超挖。

（2）施工前對(duì)開挖范圍進(jìn)行降水，避免覆土荷載減少后隧道上浮;對(duì)主體與盾構(gòu)隧道間土體加固，減小施工過程中隧道隆起位移;土體開挖至距基坑底3.5 m時(shí)，分段分臺(tái)階人工開挖，降低相鄰管片的差異沉降[2];開挖至基坑底后立即施作反壓荷載，避免卸載后土體回彈引起的管片上浮。

（3）附屬基坑施工過程中既有區(qū)間需采用實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備，隨時(shí)監(jiān)控既有區(qū)間情況。

（4）施工過程中應(yīng)注意對(duì)區(qū)間結(jié)構(gòu)的保護(hù)，基坑周邊堆載不得超過20 kPa。

（5）施工前做好應(yīng)急預(yù)案的編制，以應(yīng)對(duì)各種危及區(qū)間結(jié)構(gòu)安全的突發(fā)情況。

2.2 F2號(hào)出入口分段方案

F2號(hào)出入口上跨4號(hào)線既有線，根據(jù)設(shè)計(jì)要求F2口施工分3序開挖施做;工藝流程為：先期施作Ⅰ號(hào)基坑，此部分包含F(xiàn)2口工作豎井及F1口;再進(jìn)行Ⅱ號(hào)基坑施工，此部分開挖前需完成地面注漿加固施工;最后進(jìn)行Ⅲ號(hào)基坑施工。

（1）Ⅰ號(hào)基坑施工：交通疏解打圍→圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工→管棚施工區(qū)域兩端工作豎井開挖→管棚施工/F1口剩余土方開挖→主體結(jié)構(gòu)施工。

（2）Ⅱ號(hào)基坑施工：交通疏解打圍→地面注漿加固/人工挖孔樁施工→土方分層開挖、階梯開挖→主體結(jié)構(gòu)施工。

（3）Ⅲ號(hào)基坑施工：交通疏解打圍→圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工→土方開挖→主體結(jié)構(gòu)施工。

2.3 Ⅱ號(hào)基坑上跨既有線保護(hù)方案

為加固上跨既有線范圍Ⅱ號(hào)豎井基底穩(wěn)定性，避免在基坑開挖卸土后既有線隧道變形，在保證施工水位位于4號(hào)線隧道底部以下后在Ⅱ號(hào)豎井范圍先進(jìn)行土體加固，后于基底與既有線隧道間先打設(shè)水平大管棚作為抗浮加固措施。

待大管棚施作完成后，再進(jìn)行跨既有線部分土方的開挖，該部分土體采用分層開挖的方式，每次開挖深度為2 m（或開挖至支撐下0.5 m），開挖的同時(shí)破除端頭兩側(cè)的端頭樁，基坑開挖至第二道撐下0.5 m處后停止開挖進(jìn)行地層土體注漿，剩余土體進(jìn)行階梯開挖，階梯開挖應(yīng)先開挖區(qū)間正上方2 m范圍土體，立刻施作通道底板結(jié)構(gòu)，待結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后在底板上配重進(jìn)行反壓（壓力應(yīng)不小于20 kPa），隨后向兩側(cè)豎井方向繼續(xù)階梯開挖，每次階梯開挖范圍不得大于2 m。

開挖過程中加強(qiáng)水位監(jiān)測(cè)工作，確保水始終處于既有4號(hào)線隧道底部位置（地下16 m）。

反壓配重采用底面為0.5 m×0.5 m，高為1.0 m的預(yù)制C20混凝土塊（壓力為23 kPa），待跨既有線部分底板施作完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后將混凝土塊吊裝至配重區(qū)域進(jìn)行滿鋪[3]。

采用邁達(dá)斯-GTS NX軟件對(duì)開挖工況進(jìn)行模擬分析，模型的寬度長度均為開挖基坑長寬的3倍，模型高度為地面至拱底+拱底以下3倍D（D為區(qū)間直徑），基坑底距離區(qū)間拱頂為1.8 m。

根據(jù)分析，本方案在第一序開挖時(shí)4號(hào)線區(qū)間最大水平位移為1.4 mm， 豎向位移為6.7 mm，在基坑開挖最后一序4號(hào)線區(qū)間水平位移為1.3 mm，4號(hào)線區(qū)間豎向位移為5.5 mm，按此方案實(shí)施可控制結(jié)構(gòu)變形。

2.4 涉既有線地層注漿加固方案

為了加強(qiáng)既有4號(hào)線的保護(hù)工作，在跨既有線上方土體開挖至第二層支撐下0.5 m后對(duì)基坑土體進(jìn)行注漿加固，確保土方開挖期間既有線安全。其中注漿加固注漿管采用Φ48，t=3.25 mm袖閥管，間距1 000 mm×1 000 mm垂直打設(shè)，梅花型布置，共196個(gè)注漿孔，空樁范圍為地下7.475 m，注漿范圍為地下7.475 m～9.12 m。注漿漿液為普通水泥漿液，注漿參數(shù)：水泥漿液水灰比0.8：1～1：1，注漿壓力：采用0.2 MPa，加固后土體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.8 MPa。

3 結(jié)論

通過本工程的施工，有以下結(jié)論可供參考：

（1）在富水卵石地層內(nèi)施工前對(duì)開挖范圍進(jìn)行平行降水，保證水位位于隧道底部下可有效避免覆土荷載較少后隧道上浮;

（2）基坑結(jié)構(gòu)開挖前采用管棚和地基加固方式對(duì)主體與盾構(gòu)隧道間土體加固，可以減小施工過程中隧道隆起位移;

（3）土體開挖至一定深度時(shí)，采用分段分臺(tái)階法開挖，能降低相鄰管片的差異沉降;

（4）開挖至基坑底后立即施作反力機(jī)構(gòu)，可避免卸載后土體回彈引起的管片上浮。

參考文獻(xiàn)：

[1]王景山.明挖基坑開挖卸荷對(duì)運(yùn)營地鐵隧道隆起變形影響研究[J].路基工程，2020（6）：145-150.

[2]路紅春.地鐵明挖基坑施工安全風(fēng)險(xiǎn)分析與應(yīng)對(duì)對(duì)策[J].中國設(shè)備工程，2020（21）：22-23.

[3]劉迪迪.明挖基坑上跨既有運(yùn)營地鐵隧道施工關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐[J].工程建設(shè)，2020，52（7）：68-73+78.