管誠

（北京市市政工程設計研究總院有限公司 100082）

引言

隨著我國城市地鐵的發(fā)展，其修建規(guī)模越來越大，周邊環(huán)境及各種制約因素也越來越多，為了適應外部環(huán)境，不可避免存在下穿各類建（構）筑物、管線、橋梁、隧道等情況，且穿越風險及難度越來越大［1-3］。傳統(tǒng)穿越通道一般距離穿越物2m以上，保證該層土體的自穩(wěn)性［4］。其中，本文涉及的下穿類型較為特殊，新建結構與既有結構之間為零距離，與其他暗挖下穿類型采取的風險控制措施及對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響有所不同。本文將詳細介紹工程實例及施工方案，供類似工程借鑒。

1 工程概況

北京地鐵16號線西苑站位于海淀區(qū)一畝園交通樞紐內(nèi)，在萬泉河高架橋西南側且與萬泉河高架橋平行，為4號線與16號線換乘站。該站為地下三層島式車站，采用明挖法施工，車站總長210m，標準段寬23.3m，高21.6m，車站頂板覆土厚度約3.6m。車站共設置3個出入口、3個疏散口、1組換乘通道、2個換乘廳、2組風亭。其中換乘通道為兩個凈寬6m的暗挖通道密貼下穿一畝園交通樞紐辦公樓后接入明挖換乘廳，之后合成一個凈寬12m的暗挖通道與4號線車站相接。由于該換乘通道需暗挖下穿交通樞紐辦公樓，環(huán)境風險較大，根據(jù)《城市軌道交通地下工程建設風險管理規(guī)范》，本下穿工程定為一級環(huán)境風險工程。車站總平面示意見圖1。

2 地鐵通道與辦公樓位置關系

一畝園交通樞紐位于北京市海淀區(qū)圓明園西路與頤和園路交匯處，用地內(nèi)有萬泉河高架路斜向穿過。一畝園交通樞紐辦公樓位于該交通樞紐站場南側，建于2008年，為鋼筋混凝土框架結構。辦公樓為地上兩層，地下一層。地下室基礎采用梁式筏板基礎，底板厚度0.5m，基底埋深約為5.4m。

換乘通道采用礦山法施工，為平頂直墻結構，以兩條凈寬6m、凈高3.7m的通道分別下穿該樓地下室，與結構基底之間零距離，兩條通道之間凈距8.9m，下穿部分長約30m，通道施工可能引起樓房基礎發(fā)生沉降，對結構安全極為不利。換乘通道下穿辦公樓基礎平面、剖面見圖2～圖4。

圖1 車站總平面示意Fig.1 Layout of subway station

圖2 換乘通道下穿辦公樓平面示意Fig.2 Plan of transfer channel tunneling of under-passing the office building

圖3 換乘通道下穿辦公樓剖面示意Fig.3 Profile of transfer channel tunneling job of under-passing the office building

圖4 換乘通道下穿辦公樓橫斷面示意Fig.4 Cross section of transfer channel tunneling job of under-passing the office building

3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

換乘通道所處地層主要為②5卵石層、③1粉質(zhì)粘土層、⑥2粉土，結構以下土層有⑥粉質(zhì)粘土層。拱頂位于②5卵石層，最大粒徑100mm，一般粒徑20mm～40mm，粒徑大于20mm顆粒含量約為總質(zhì)量的50%～55%，亞圓形，母巖成分主要為石英砂巖、灰?guī)r、安山巖、白云巖，中細砂充填。詳細地層參數(shù)見表1。

表1 巖土勘察設計參數(shù)Tab.1 Parameters of the geotechnical investigation and design

現(xiàn)況水位為上層滯水，含水層主要為②5卵石層，穩(wěn)定水位深度為7m～8.3m。主要接受大氣降水、管溝滲漏補給，以蒸發(fā)為主要排泄方式。

4 密貼下穿特點分析

暗挖密貼下穿工程不同于以往的普通暗挖下穿建（構）筑物，有其自身的特殊性，現(xiàn)分析如下：

（1）普通暗挖下穿一般在暗挖結構與下穿結構之間還有一段距離，對下穿結構產(chǎn)生的影響是由于暗挖過程中產(chǎn)生的地層沉降進而帶動建（構）筑物產(chǎn)生絕對沉降或差異沉降；暗挖密貼下穿是在暗挖結構與下穿結構之間零距離，對既有結構的影響是由于開挖引起對局部地基產(chǎn)生的破壞，這種破壞會直接且迅速地反映到既有結構的差異沉降上；

（2）為了減少開挖對既有結構地基產(chǎn)生的影響，暗挖結構拱頂盡量密貼既有結構底板，使其替代原有結構地基的作用，故暗挖結構需做成平頂直墻形式，增大與既有結構之間的接觸面積，同條件下也增加了通道斷面使用面積；

（3）由于本工程為兩條通道同時下穿既有結構，在開挖工序上還需考慮錯開施工，減小開挖過程中產(chǎn)生相互疊加的影響；

（4）施工過程中對注漿壓力的控制也是本工程的難點，因為是密貼，注漿壓力過大會導致結構底板的抬升，同樣會對下穿的建（構）筑物產(chǎn)生差異沉降甚至基礎的破壞；

（5）由于在暗挖結構與下穿結構之間零距離，暗挖結構頂部即為既有結構墊層，這就需要在施工之前密切籌劃，精細化施工，避免破壞既有結構墊層甚至防水層。

5 擬采取的保護措施

根據(jù)以上分析及以往工程經(jīng)驗，擬采取的保護措施如下［5］：

（1）對既有結構進行評估，全面掌握既有結構基礎型式及使用現(xiàn)狀，初步判斷下穿該建（構）筑物的可行性及影響；優(yōu)化暗挖結構斷面，使其從既有結構基礎中間穿過，避免擾動基礎下方土體；

（2）暗挖通道采用“CRD”法施工，超前采用門式深孔注漿提前實現(xiàn)對樓房基礎下地基及開挖范圍內(nèi)土體的加固；

（3）嚴格施工步驟，控制開挖步距0.5m，及早封閉初支；由于兩條換乘通道距離較近，需前后錯開10m以上再施工另一條換乘通道?？紤]到施工及測量誤差，初支與既有結構底板墊層間預留出約100mm的間隙，施工開挖至下穿段時初支頂部噴混需填滿既有結構底板墊層底與初支之間的間隙，保證墊層與初支密貼，不得破壞既有結構防水及墊層；

（4）嚴格打設鎖腳錨桿并注漿，控制下半斷面開挖時上半部分的初支沉降；

（5）及時進行初支及二襯背后回填注漿；

（6）加強監(jiān)測頻率并及時反饋監(jiān)測結果，一旦發(fā)現(xiàn)樓房的下沉速率及沉降值加快，需立即通報，以便采取相應的處理措施；

（7）由于該樓房辦公人員較多，在進行精細施工、嚴密監(jiān)測的基礎上，需制定較為完善的應急預案以備萬全；此外，還需積極協(xié)調(diào)，在有條件的情況下盡量清空人員。

橫斷面施工步序見圖5，初襯開挖縱剖面施工順序見圖6。

6 既有結構評估及變形、受力預測

根據(jù)評估報告，該辦公樓基底土層為卵石-圓礫層，下穿通道所在土層為②5卵石、③1粉質(zhì)粘土、⑥2粉土層，土體粘聚性較差，在不支護的情況下較易坍塌，建議在施工前對開挖區(qū)域一定范圍內(nèi)進行土體加固，加強自穩(wěn)性。該辦公樓沉降控制值為10mm，相鄰中柱差異沉降控制值為5mm。底板厚500mm，底板基礎梁尺寸600mm×1400mm，支座處配筋1628，跨中配筋728，開挖通道引起的結構內(nèi)力調(diào)整應控制在原結構設計范圍內(nèi)。

為了更好地把握樓房在施工過程中的受力及變形情況，本文利用MIDAS-GTS軟件建立三維模型對本工程進行了計算分析。土層厚度及力學參數(shù)按表1采用，各構件采用等效模擬。計算中每個暗挖通道按“CRD”法分四步開挖，兩條通道前后錯開10m［6］。

計算結果如圖7～圖9所示，辦公樓基礎底板最大沉降4.44mm，小于評估報告中沉降及差異沉降控制值；基礎底板最大反力為177.94kN，基礎梁最大彎矩為1032.09kN·m，最小彎矩為-790.59kN·m，經(jīng)核算，原設計底板厚度、基礎梁尺寸及配筋均滿足受力要求。

7 施工控制關鍵技術

1.施工指導方針

嚴格按照“強注漿、短開挖、緊密貼、強支護、快封閉、勤量測”十八字方針進行精細化施工。

圖5 橫斷面施工步序Fig.5 Cross section construction step

圖6 初襯開挖縱剖面施工順序示意Fig.6 The lining excavation profile construction sequence

圖7 辦公樓基礎底板豎向位移Fig.7 Vertical displacement of office building foundation

圖8 辦公樓基礎底板反力Fig.8 Weighted of office building foundation

2.注漿加固

超前深孔注漿加固基礎底部，在通道范圍形成門式拱架，深孔注漿每次注漿長度12m，縱向疊加3m。由于注漿范圍也是密貼結構基礎底部，在鉆孔前應做好精確測量，盡量采用水平或小角度鉆孔，避免注漿鉆孔破壞基礎墊層及防水層。

圖9 辦公樓基礎梁彎矩Fig.9 Bending moment of office building beam

3.初期支護

4.變形監(jiān)測

換乘通道于2015年8月開始施工，2015年12月、2016年2月分別暗挖下穿完成兩條通道初支結構。2016年5月完成全部二襯結構。根據(jù)圖10基礎沉降曲線可見，辦公樓基礎最大沉降為-3.55mm，未超過評估報告提供的沉降控制值，樓房處于安全狀態(tài)。

圖10 辦公樓基礎沉降曲線Fig.10 Foundation subsidence curve

8 結論與建議

本文以實際工程為依托，對暗挖密貼下穿工程的特點進行分析，提出針對性的施工步序及保護措施，并通過三維計算分析及施工監(jiān)測數(shù)據(jù)，驗證該步序及措施的可行性。并對類似工程提出如下建議：

1.提前對既有結構進行評估，了解其基礎型式及使用現(xiàn)狀；由于本工程下穿建（構）筑物為梁式筏板基礎，整體受力性較好，如其他工程遇到獨立基礎、條基等需區(qū)別對待，進一步判斷下穿該類建筑物的可行性；

2.當多于一條通道同時密貼下穿建（構）筑物時，盡量錯跨布置，避免擾動柱下基礎，減小地基承載力的損失，同時避免因距離太近而引起的疊加效應。