許亞齋，余 鵬

(1.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司,北京 100068； 2.城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)與安全監(jiān)控北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100068； 3.中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司,北京 100055)

引言

PBA工法是以淺埋暗挖法作為基礎(chǔ)，同時(shí)綜合蓋挖法的思想，逐步形成和發(fā)展起來(lái)的一種暗挖地鐵車(chē)站工法，在北京地區(qū)暗挖地鐵車(chē)站施工中應(yīng)用普遍。該工法先開(kāi)挖主體小導(dǎo)洞，依靠其中的空間以及配套的側(cè)壁支撐與拱部支護(hù)，共同形成完整的支護(hù)架構(gòu)，以此來(lái)取代以往所使用的預(yù)支護(hù)與初期支護(hù)的架構(gòu)，確保在車(chē)站主體結(jié)構(gòu)開(kāi)挖修建過(guò)程中滿足更高的安全度需求，同時(shí)可以高效地處理地下施工所引起的沉降問(wèn)題。這一方案有著較為靈活的特征，對(duì)于周邊環(huán)境有良好的適應(yīng)性，羅富榮，汪玉華等針對(duì)北京地區(qū)PBA工法引起的地表沉降做了一系列研究，其研究成果對(duì)于指導(dǎo)PBA車(chē)站施工起到了指導(dǎo)性的作用[1-7]。

新管幕工法是一種地下工程暗挖支護(hù)技術(shù)，該工法以單管頂進(jìn)為基礎(chǔ)，在各單管間依靠鎖扣進(jìn)行側(cè)面相接或在單管之間注漿形成管排，管排夯進(jìn)后形成管幕系統(tǒng)，而后在管幕的保護(hù)下進(jìn)行土方開(kāi)挖[8]。該工法具有噪聲小、振動(dòng)小、不必降低地下水位和大范圍開(kāi)挖、不影響城市道路正常運(yùn)行、可以有效控制地面沉降以及對(duì)周?chē)h(huán)境的影響小等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)被國(guó)內(nèi)工程界廣泛采用。董雪嬌[9]以上海外灘源33號(hào)公共用地及地下空間利用項(xiàng)目為依托，研究了管幕結(jié)合內(nèi)支撐的支護(hù)方法，對(duì)施工過(guò)程關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行理論分析，同時(shí)針對(duì)開(kāi)挖引起的地表變形進(jìn)行了數(shù)值模擬；楊慧林[10]以沈陽(yáng)地鐵新樂(lè)遺址站的設(shè)計(jì)和施工為依托進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，以上研究對(duì)淺埋暗挖技術(shù)均進(jìn)行了有效的豐富和補(bǔ)充。

在北京地鐵19號(hào)線一期平安里車(chē)站的建設(shè)過(guò)程中，站址范圍內(nèi)存在無(wú)法改移的D1000污水管等地下管線，并且受既有地鐵6號(hào)線區(qū)間埋深限制，不具備下穿6號(hào)線的條件，其地下空間資源異常緊張，車(chē)站上部、下部空間均被牢牢限制。因此，站位只能位于地面以下6～23 m的范圍內(nèi)，且該站處還有1條已回填的古河道，工程地質(zhì)條件復(fù)雜。針對(duì)該站特點(diǎn)，技術(shù)人員提出了結(jié)合PBA工法與新管幕法優(yōu)點(diǎn)的棚蓋暗作法，該工法利用棚蓋大管幕的支護(hù)作用降低施工對(duì)地表及其他設(shè)施與管道的影響，對(duì)掌子面自立性較差的地層提供臨時(shí)擋土及止水條件，對(duì)于控制地表沉降和施工風(fēng)險(xiǎn)獲得了較好的效果。

1 工程概況

1.1 車(chē)站概況

地鐵19號(hào)線平安里站位于趙登禹路與平安里西大街交叉路口北側(cè)，沿趙登禹路南北向布置，與既有地鐵6號(hào)線平安里站呈“L”形換乘。本站位于市中心繁華區(qū)域，站位道路兩側(cè)建筑密集。趙登禹路規(guī)劃道路寬35 m，現(xiàn)狀道路寬27 m，雙向4車(chē)道，兩側(cè)建(構(gòu))筑物退讓現(xiàn)狀道路較少，建筑物凈距平均僅33 m。平安里站平面位置示意見(jiàn)圖1。

圖1 地鐵平安里站平面位置示意

平安里站上方管線眾多，主要管線有：①主體結(jié)構(gòu)縱向側(cè)穿2.9 m×2.3 m熱力方溝，溝底埋深10.75～11.46 m，與暗挖初支水平凈距為2.13～4.05 m；②主體結(jié)構(gòu)縱向側(cè)穿2.0 m×2.3 m電力方溝，溝底埋深8.94～11.55 m，與暗挖初支水平凈距為7.31 m；③主體結(jié)構(gòu)縱向下穿D1000污水管，管底埋深5.74～5.98 m，管底與暗挖初支豎向凈距為0.65～1.24 m，此污水管為本站高程的控制性管線。

從管線現(xiàn)狀和車(chē)站及區(qū)間隧道的相對(duì)關(guān)系來(lái)看，施工過(guò)程需嚴(yán)格進(jìn)行定位，控制與現(xiàn)狀管線的距離，避免對(duì)現(xiàn)況管線造成影響。對(duì)于橫通道凈距較小的現(xiàn)況管線，在施工前需對(duì)其高程、位置進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，避開(kāi)現(xiàn)況管線并保證一定安全距離，避免對(duì)現(xiàn)狀管線造成影響。

1.2 地質(zhì)條件

車(chē)站主體結(jié)構(gòu)站位處由上至下依次為：素填土①、粉質(zhì)黏土③、卵石⑤、粉質(zhì)黏土⑥、卵石⑦、卵石⑨、礫巖⑿。車(chē)站附近基巖埋深較淺，為39.30～41.00 m；坑底位于粉細(xì)砂⑦2層。車(chē)站主體結(jié)構(gòu)未進(jìn)入地下水位。車(chē)站主體結(jié)構(gòu)與地下管線剖面關(guān)系及車(chē)站地質(zhì)條件見(jiàn)圖2。

圖2 平安里站地質(zhì)柱狀及風(fēng)險(xiǎn)源剖面示意

車(chē)站主體先行導(dǎo)洞及部分橫通道結(jié)構(gòu)處于古河道內(nèi)，古河道埋深2.3 m，上口寬22.5 m，下口寬14.5 m，高6.9 m，古河道部分地層含水率高，呈軟塑狀態(tài)，對(duì)施工沉降控制極為不利；古河道內(nèi)局部填土松散，注漿不易控制，串漿距離較遠(yuǎn)，極易串入臨近地下管線內(nèi)部，因此施工過(guò)程需加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作，及時(shí)準(zhǔn)確提供沉降變形等信息反饋施工以保證施工安全。

1.3 工法簡(jiǎn)介

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在結(jié)合常規(guī)PBA工法與新管幕法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)平安里車(chē)站埋深較淺的情況，提出“棚蓋暗作法”的思路，其核心在于棚蓋體系的形成。同普通管幕法的區(qū)別在于鋼管非獨(dú)立棚護(hù)結(jié)構(gòu)，而是采用鋼管+豎向支撐共同構(gòu)成棚蓋體系。棚蓋結(jié)構(gòu)形成后，地下空間在棚蓋結(jié)構(gòu)保護(hù)下開(kāi)挖，為二襯形成前的主要受力結(jié)構(gòu)。

1.4 車(chē)站結(jié)構(gòu)

如圖1所示，因上跨地鐵M6號(hào)線區(qū)間，受空間限制，車(chē)站采用雙層三跨超淺埋平頂直墻結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)采用超淺埋棚蓋暗作法施工。主體標(biāo)準(zhǔn)段寬25.1 m，南端擴(kuò)大段寬26.3 m，邊樁采用φ1 000@1 600 mm人工挖孔樁，頂部設(shè)管幕棚蓋體系(Q235φ402@450 mm，t=16 mm鋼管，管內(nèi)填充M30水泥砂漿)。先行導(dǎo)洞埋深約4.3 m、凈高4.5 m、凈寬4.3 m，下層邊導(dǎo)洞拱頂埋深約17.5 m、凈寬3 m、凈高3.5 m，下層中導(dǎo)洞拱頂埋深約16 m、凈寬4 m、凈高4.5 m，下層導(dǎo)洞之間最小凈距為2.6 m，先行導(dǎo)洞與下層導(dǎo)洞均為拱頂直墻結(jié)構(gòu)，采用鋼格柵+噴射混凝土支護(hù)形式。上層?xùn)|側(cè)1號(hào)導(dǎo)洞繞避污水跌落井段采用拱頂直墻結(jié)構(gòu)，其余采用U形初支結(jié)構(gòu)，其中邊洞凈高5.2 m、凈寬3.5 m，中洞凈高5.2 m、凈寬4 m，車(chē)站主體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 平安里站主體結(jié)構(gòu)橫剖面

1.5 主要施工步驟

(1)豎井及橫通道開(kāi)挖：豎井平面形狀為矩形，倒掛井壁法施工，噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)及鋼格柵組成支護(hù)體系，井內(nèi)采用臨時(shí)型鋼支撐，井底采用鋼格柵+噴射混凝土封底，井口設(shè)現(xiàn)澆混凝土圈梁結(jié)構(gòu)；豎井開(kāi)挖至每層橫通道底板以下2 m處臨時(shí)封底，分段破除橫通道范圍馬頭門(mén)處井壁格柵，然后臺(tái)階法開(kāi)挖橫通道。

(2)先行導(dǎo)洞開(kāi)挖：自橫通道進(jìn)洞前，對(duì)開(kāi)挖范圍拱頂及掌子面深孔注漿。采用臺(tái)階法(臺(tái)階長(zhǎng)度3～5 m)開(kāi)挖先行導(dǎo)洞，并施工初期支護(hù)。

(3)管幕施作：待先行導(dǎo)洞貫通后，采用頂進(jìn)法垂直于導(dǎo)洞方向頂進(jìn)棚蓋暗作鋼管，頂進(jìn)順序?yàn)橄葨|側(cè)，后西側(cè)。

(4)下層導(dǎo)洞開(kāi)挖：棚蓋管幕頂進(jìn)形成棚蓋體系后，開(kāi)挖下層導(dǎo)洞，下導(dǎo)洞應(yīng)滯后棚蓋頂進(jìn)工作面15 m以上，下層導(dǎo)洞平行開(kāi)挖時(shí)，先開(kāi)挖兩側(cè)導(dǎo)洞，后開(kāi)挖中間導(dǎo)洞。

(5)上層導(dǎo)洞開(kāi)挖：待東側(cè)棚蓋暗作鋼管頂進(jìn)完成后，開(kāi)挖上導(dǎo)洞1，待西側(cè)棚蓋暗作鋼管頂進(jìn)完成后，開(kāi)挖上導(dǎo)洞2及導(dǎo)洞3。

(6)梁柱體系施工：上層導(dǎo)洞貫通后，導(dǎo)洞內(nèi)施工挖孔樁，并施工上下導(dǎo)洞間鋼管混凝土柱挖孔護(hù)筒。在下導(dǎo)洞4、5內(nèi)施工底板梁防水層及底板梁后，施工鋼管混凝土柱，然后在導(dǎo)洞2及先行導(dǎo)洞內(nèi)施工頂梁防水層及頂縱梁，并在先行到洞內(nèi)聯(lián)通棚蓋暗作鋼管。

(7)臺(tái)階法開(kāi)挖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ部分土體，施作初期支護(hù)，初支扣拱封閉后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行初支背后注漿。導(dǎo)洞Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ貫通后，由車(chē)站端頭或橫通道中間位置沿車(chē)站縱向分段鑿除上層小導(dǎo)洞部分初支結(jié)構(gòu)，施工頂板防水層及結(jié)構(gòu)二襯。

(8)頂板二襯施工完成后，待頂板結(jié)構(gòu)達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，沿車(chē)站縱向分段分層開(kāi)挖土體至中樓板下0.2 m處，分段施工中樓板梁及中樓板，并施工側(cè)墻防水層、保護(hù)層及側(cè)墻。待中樓板及部分邊墻達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，分層開(kāi)挖土體至底部，并及時(shí)施工底板封底。施工底板防水層及底板，然后施工側(cè)墻防水層及側(cè)墻，完成車(chē)站主體結(jié)構(gòu)施工。

2 沉降規(guī)律分析

車(chē)站埋深較淺，且受古河道不良地質(zhì)條件影響，地層對(duì)地下施工的擾動(dòng)反映較為敏感。由于地下管線風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高，路面交通繁忙，為防止坍塌等事故的發(fā)生，保證市政設(shè)施的安全，以監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)反饋施工，加強(qiáng)沉降監(jiān)測(cè)及分析工作，優(yōu)化施工工藝以控制地表沉降成為施工階段的關(guān)鍵任務(wù)之一。

2.1 總體沉降分析

在車(chē)站主體小導(dǎo)洞施工完成后進(jìn)行梁柱體系施工、扣拱及后續(xù)結(jié)構(gòu)施作期間車(chē)站上方監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降變形速率基本穩(wěn)定后進(jìn)行沉降變形分析，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖4。

圖4 沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

道路以及管線沉降值在20～60 mm，變形平均值為-32.01 mm，實(shí)際監(jiān)測(cè)累計(jì)沉降值超出設(shè)計(jì)控制值(30 mm)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)占比為54.5%。監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降值分布情況見(jiàn)圖5。

圖5 監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降值分布

各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目平均值統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目平均值統(tǒng)計(jì) mm

主體橫、縱斷面沉降曲線及累計(jì)沉降云圖分別如圖6～圖8所示。

圖6 車(chē)站主體橫斷面沉降曲線

圖7 車(chē)站主體縱斷面沉降曲線

圖8 平安里站累計(jì)沉降云圖

由圖5～圖7可看出：

(1)車(chē)站下穿趙登禹路東側(cè)地表及道路沉降明顯大于西側(cè)，計(jì)算車(chē)站東、西側(cè)差異沉降最大為3.4‰(DB-13-01、YSG-01-11)；

(2)1、2號(hào)橫通道之間地表沉降明顯大于1號(hào)橫通道北側(cè)，計(jì)算其平均沉降比例約為1.35∶1；橫通道兩側(cè)沉降略大于橫通道拱頂部位；

(3)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示車(chē)站東側(cè)建筑物沉降明顯大于西側(cè)建筑物，東、西側(cè)建筑物沉降最大量分別為81.51 mm和12.1 mm，且東側(cè)建筑物差異沉降明顯，差異沉降最大為-4.4‰(QTC01-01、QTC01-03)。

2.2 沉降規(guī)律分析

為了進(jìn)一步分析平安里站實(shí)施過(guò)程中的沉降變形情況，對(duì)重要的施工工序進(jìn)行階段性沉降統(tǒng)計(jì)。由于橫通道處測(cè)點(diǎn)受橫通道及車(chē)站主體施工多重影響，將測(cè)點(diǎn)分為“施工橫通道上方監(jiān)測(cè)點(diǎn)”及“主體導(dǎo)洞上方監(jiān)測(cè)點(diǎn)”兩類(lèi)進(jìn)行分析。

(1)橫通道上方沉降分析

選取橫通道上方典型測(cè)點(diǎn)DB-07-04繪制沉降歷時(shí)曲線圖，根據(jù)不同的施工階段統(tǒng)計(jì)其沉降值及所占比例。

在不同施工階段沉降變形趨勢(shì)性明顯，但由于在卵石地層中施作管幕，其頂進(jìn)精度不易控制，施工進(jìn)度難以保證，故實(shí)際施工步序做了一定調(diào)整，在難以保證管幕進(jìn)度時(shí)先開(kāi)挖下層導(dǎo)洞，故先行導(dǎo)洞、管幕施作及下層導(dǎo)洞存在一定程度的交叉作業(yè)。待管幕完成施作上層導(dǎo)洞、梁柱體系及后續(xù)主體施工時(shí)，由于存在大管棚，其棚護(hù)作用明顯，后期沉降較小，故視為一個(gè)施工階段。沉降歷時(shí)曲線如圖9所示。

圖9 橫通道上方典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB-07-04歷時(shí)曲線

橫通道上方監(jiān)測(cè)點(diǎn)各施工階段沉降值及占比情況見(jiàn)表2。

表2 施工橫通道上方典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)各工序沉降統(tǒng)計(jì)

由表2可知，橫通道上方監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降主要發(fā)生在施工橫通道、先行導(dǎo)洞及管幕施作3個(gè)階段，約占總沉降的84%，上層導(dǎo)洞開(kāi)挖、梁柱體系及后續(xù)施工產(chǎn)生的沉降較小。

(2)主體導(dǎo)洞上方沉降分析

與橫通道上方監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同，車(chē)站主體導(dǎo)洞上方監(jiān)測(cè)點(diǎn)不受橫通道開(kāi)挖及導(dǎo)洞多次開(kāi)馬頭門(mén)的影響，選取車(chē)站主體導(dǎo)洞上方典型測(cè)點(diǎn)繪制沉降歷時(shí)曲線如圖10所示。

圖10 主體導(dǎo)洞上方典型測(cè)點(diǎn)SSG-01-05沉降曲線

從圖9、圖10累計(jì)沉降值看，車(chē)站主體導(dǎo)洞上方沉降略大于橫通道上方，主要原因是橫通道開(kāi)馬頭門(mén)部位采取了注漿及加固措施，而橫通道兩側(cè)由于多次開(kāi)馬頭門(mén)對(duì)地層造成多次擾動(dòng)，導(dǎo)致其沉降值大于橫通道上方，對(duì)主體導(dǎo)洞上方典型測(cè)點(diǎn)各階段沉降值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3 主體導(dǎo)洞上方典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)各工序沉降統(tǒng)計(jì)

從工序來(lái)看，主體導(dǎo)洞上方沉降主要發(fā)生在下導(dǎo)洞開(kāi)挖及管幕施作階段，約占總沉降的63%。

2.3 地表沉降槽規(guī)律

針對(duì)車(chē)站典型主監(jiān)測(cè)斷面采用Peck[11-15]公式進(jìn)行擬合分析，計(jì)算公式如下

(1)

式中，S為隧道中線處的地表沉降，mm；y為沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)和隧道中心線之間的距離，m；Smax為y=0即隧道軸線處的最大地表沉降值，mm；i為反彎點(diǎn)與軸線的水平距離，i值反映隧道開(kāi)挖對(duì)地表造成的影響范圍，m。

地下工程施工需計(jì)算地層損失，所謂地層損失是地下工程施工中實(shí)際開(kāi)挖土體體積與竣工隧道體積之差，亦即隧道縱向單位距離的沉降槽體積。對(duì)式(1)進(jìn)行積分計(jì)算，得到地層損失率V的計(jì)算公式如下

(2)

地層損失率為單位長(zhǎng)度內(nèi)地表沉降槽的體積與開(kāi)挖隧道體積的比率，它反映了開(kāi)挖對(duì)地層的擾動(dòng)程度。地層損失率與地質(zhì)條件、施工工藝和技術(shù)水平等因素密切相關(guān)，計(jì)算公式如下

(3)

對(duì)于地表沉降槽寬度系數(shù)i/D，計(jì)算公式為

(4)

〗式中，D為隧道直徑，m；z0為隧道中心至地表的深度，m。

計(jì)算得到Smax為-69.91 mm，沉降槽反彎點(diǎn)距離隧道中心距離i為11.72 m，從車(chē)站中線起向東西兩側(cè)各約12 m范圍內(nèi)的市政管線為重點(diǎn)關(guān)注的風(fēng)險(xiǎn)源，施工過(guò)程中需嚴(yán)格控制各項(xiàng)施工參數(shù)、優(yōu)化施工工藝以減小沉降，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和巡視，確保風(fēng)險(xiǎn)安全可控。通過(guò)Peck公式計(jì)算得到地層損失率為0.34%，結(jié)合沉降歷時(shí)曲線分析可知，地層的損失主要發(fā)生在管幕施作及主體導(dǎo)洞土方開(kāi)挖階段，地層損失率在可控范圍。如圖11所示。

2.4 沉降原因探討

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工工序及安全巡視情況，通過(guò)對(duì)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和綜合研判，探討施工過(guò)程中引起地表沉降的原因，主要有以下幾個(gè)方面[16-20]。

(1)隧道開(kāi)挖及超前支護(hù)引起的沉降

①隨著橫通道、車(chē)站導(dǎo)洞等的開(kāi)挖，地下空間形成后，原本的平衡受力條件被打破，圍巖受施工擾動(dòng)后產(chǎn)生豎向位移，從而引起道路沉降，隧道開(kāi)挖掌子面暴露時(shí)間越長(zhǎng)、初期支護(hù)封閉時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的地表沉降就越大。

②隧道施工時(shí)在初支背后形成空洞，若回填注漿不及時(shí)或背后注漿效果不佳未將空洞填實(shí)，存在空洞的地層也會(huì)產(chǎn)生地表沉降。

③超前支護(hù)質(zhì)量欠佳、超前注漿改善土體效果不佳，地層穩(wěn)定性未得到明顯改善，后續(xù)進(jìn)行車(chē)站管幕施作時(shí),由于古河道內(nèi)雜填土松散，容易被擾動(dòng)，同時(shí)超前注漿不易控制，地面注漿加固效果不佳，開(kāi)挖對(duì)地層擾動(dòng)大引起沉降。

④車(chē)站施工橫通道、上層導(dǎo)洞、下層導(dǎo)洞均采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖，在下臺(tái)階開(kāi)挖時(shí)若地層穩(wěn)定性較差發(fā)生小面積垮塌造成上臺(tái)階初支鋼格柵拱腳懸空，又或者拱腳下方土體松散、密實(shí)度差也會(huì)引起沉降。

(2)受力體系轉(zhuǎn)換引起的沉降

橫通道以及主體小導(dǎo)洞開(kāi)馬頭門(mén)處施工均存在受力轉(zhuǎn)換過(guò)程，橫通道初支結(jié)構(gòu)受力體系轉(zhuǎn)換到小導(dǎo)洞或管幕上。破除馬頭門(mén)部位先進(jìn)行土方開(kāi)挖，再進(jìn)行初支施工，初支的滯后導(dǎo)致了沉降的產(chǎn)生。在本工程中，由于采用了管幕支護(hù)，上層導(dǎo)洞采用U形支護(hù)形式，采用U形支護(hù)的邊導(dǎo)洞側(cè)墻及底板為常規(guī)鋼筋格柵，頂部設(shè)調(diào)解件、墊板及連接件與導(dǎo)洞上方管幕進(jìn)行連接，管幕與U形初支之間的受力轉(zhuǎn)換引起地表沉降。此外，受力轉(zhuǎn)換完成后，初支節(jié)點(diǎn)板的變形也可能引起沉降。

(3)管幕施工

平安里車(chē)站管幕采用φ402×16 mm無(wú)縫鋼管(間距450 mm)，現(xiàn)場(chǎng)采用水平螺旋頂管機(jī)，液壓千斤頂頂進(jìn)、管內(nèi)螺旋出土，管幕頂進(jìn)施工對(duì)土體造成一定擾動(dòng)，并產(chǎn)生水土流失；此外由于鉆孔與管幕之間存在空隙，為填充空隙，在管幕施作完成后需在無(wú)縫鋼管外部進(jìn)行補(bǔ)償注漿，實(shí)際施工過(guò)程中注漿時(shí)間常常晚于管幕成孔時(shí)間，或注漿壓力及注漿量控制不佳，漿液難以填滿土體間的空洞，該部位被上方沉降的土體填滿，也會(huì)造成車(chē)站上方地表沉降。

(4)群洞開(kāi)挖

PBA工法車(chē)站主體導(dǎo)洞眾多、工序安排復(fù)雜，為保證施工出土進(jìn)度，時(shí)常有多導(dǎo)洞開(kāi)挖的情況，群導(dǎo)洞開(kāi)挖對(duì)地層擾動(dòng)的疊加效應(yīng)引起的沉降增大。

(5)其他因素

車(chē)站主體先行導(dǎo)洞及部分橫通道結(jié)構(gòu)處于古河道內(nèi)，古河道部分地層含水率高且呈軟塑狀態(tài)，局部填土松散，受地鐵施工及大型機(jī)械設(shè)備或來(lái)往車(chē)輛碾壓等因素影響，其沉降變形一般較大，從沉降云圖可明顯看出本站古河道影響區(qū)域沉降大于其他區(qū)域；施工場(chǎng)地大門(mén)處車(chē)輛多次碾壓造成的沉降也明顯大于車(chē)站其他部位。

綜合以上分析，棚蓋暗作法PBA車(chē)站施工引起的地表沉降原因復(fù)雜，時(shí)空效應(yīng)體現(xiàn)尤其明顯，導(dǎo)致沉降的各種因素間的交叉影響也較為明顯，在施工過(guò)程各典型階段應(yīng)找出引起地表沉降的主要原因，有針對(duì)性地調(diào)整施工工藝和參數(shù)，采取有效措施達(dá)到減小沉降的目的。

3 沉降控制措施

(1)及時(shí)進(jìn)行空洞探測(cè)，發(fā)現(xiàn)空洞及時(shí)回填處理，若有大面積疏松區(qū)可采取路面注漿加固的措施，減小因空洞和疏松地層產(chǎn)生的道路沉降。

(2)嚴(yán)格執(zhí)行暗挖工程施工“管超前，嚴(yán)注漿，短開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)，快封閉，勤量測(cè)”十八字方針，縮短開(kāi)挖面封閉成環(huán)的時(shí)間，避免因土體長(zhǎng)時(shí)間暴露產(chǎn)生過(guò)大沉降。

(3)加強(qiáng)格柵鋼架拱腳部位及拱腳下方土體密實(shí)度的處理，及時(shí)架立下臺(tái)階鋼格柵并噴射混凝土，減小鋼格柵下沉所引起的地表沉降。

(4)加強(qiáng)初支鋼格柵加工質(zhì)量，確保安裝到位，施工過(guò)程中尤其注意節(jié)點(diǎn)板連接質(zhì)量。若節(jié)點(diǎn)板部位密貼度不佳，可采用幫焊處理并保證幫焊質(zhì)量，地質(zhì)條件較差時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加初支噴混厚度，減少因節(jié)點(diǎn)變形引起的沉降。

(5)根據(jù)不同地層條件加強(qiáng)鎖腳錨管的打設(shè)及注漿質(zhì)量的控制，減小因鋼格柵下沉引起的沉降。

(6)在橫通道中增設(shè)門(mén)形框架對(duì)橫通道初支進(jìn)行支頂，做好主體導(dǎo)洞施工馬頭門(mén)破除前的受力轉(zhuǎn)換，減小受力體系轉(zhuǎn)換引起的沉降。

(7)在隧道及主體導(dǎo)洞拱部預(yù)留注漿孔并做好背后回填注漿，嚴(yán)格控制注漿壓力及注漿量，反復(fù)多次注漿，及時(shí)填充初支與土體間的空洞，減小因空洞產(chǎn)生的沉降。

(8)保證超前支護(hù)的棚護(hù)效果以及地下水處理效果，確保開(kāi)挖掌子面地層的穩(wěn)定，尤其在穩(wěn)定性欠佳的砂卵石、含水的黏土地層，減小因小面積的垮塌、變形引起的沉降。

(9)保證管幕頂進(jìn)的精度和合理控制成本的前提下，優(yōu)化管幕施工工藝，減小管幕施工對(duì)地層的擾動(dòng)，及時(shí)進(jìn)行管外補(bǔ)償注漿并控制好注漿壓力和注漿量，減小管幕產(chǎn)生空隙引起的沉降。

(10)群導(dǎo)洞施工時(shí)，嚴(yán)格控制各導(dǎo)洞開(kāi)挖步距，加強(qiáng)工籌管理和勞動(dòng)力配置，減小因群洞開(kāi)挖對(duì)地層產(chǎn)生的重復(fù)擾動(dòng)和疊加影響。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)采用棚蓋法施作PBA車(chē)站對(duì)于控制地表沉降取到一定的作用，雖然車(chē)站主體施工引起的地表沉降累計(jì)沉降平均為32.01 mm，超過(guò)控制值30 mm的測(cè)點(diǎn)比例達(dá)54.5%。但從環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及施工過(guò)程的巡視結(jié)果來(lái)看，施工安全風(fēng)險(xiǎn)始終處于可控狀態(tài)。在類(lèi)似車(chē)站設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)提出更合理的沉降控制值，并且優(yōu)化施工工藝，控制地表沉降以減小施工對(duì)周邊環(huán)境的影響。

(2)車(chē)站沉降橫斷面特點(diǎn)顯著，呈中部大、兩側(cè)小的槽形。從車(chē)站縱向沉降曲線來(lái)看，橫通道部位沉降較其他部位沉降大，棚蓋暗作法車(chē)站施工中應(yīng)重點(diǎn)控制施工橫通道和車(chē)站主體跨中部位沉降，減少差異沉降，以避免道路下方市政管線斷裂或破損。

(3)車(chē)站主體導(dǎo)洞施工產(chǎn)生的地表沉降槽體現(xiàn)為拐點(diǎn)距車(chē)站中心約12 m，車(chē)站中心線約20 m以外沉降值迅速減小，發(fā)生沉降在車(chē)站中線往東西兩側(cè)約35 m的范圍。

(4)管幕施作和小導(dǎo)洞開(kāi)挖支護(hù)階段產(chǎn)生的地表沉降變形占比較大，尤其是小導(dǎo)洞開(kāi)挖支護(hù)階段，對(duì)地表沉降的貢獻(xiàn)接近總沉降的70%。

本文分析了超淺埋復(fù)雜地質(zhì)條件下棚蓋暗作法PBA車(chē)站引起的地表沉降規(guī)律，探討施工過(guò)程中產(chǎn)生沉降的原因，從加強(qiáng)初期支護(hù)、做好受力體系轉(zhuǎn)換、優(yōu)化開(kāi)挖步距等方面提出一系列控制措施，可為類(lèi)似地鐵車(chē)站施工提供借鑒。