葉康慨

(中鐵南方投資集團有限公司，廣州 深圳 518000)

1 工程概況

1.1 工程地理位置

福州地鐵5號線金山站位于金洲南路與金祥路交叉口，沿金洲南路南北向敷設，與已建成2號線十字交叉、T型換乘。車站為地下3層3跨箱形框架結(jié)構(gòu)，底板埋深約23.5 m。施工采用明挖法，除一期基坑外，通過換乘節(jié)點及主體圍護結(jié)構(gòu)將車站分為南北2個獨立基坑。

2號線金山站為地下2層3跨箱形框架結(jié)構(gòu)，底板埋深約15.8 m；2號線與5號線換乘節(jié)點處為地下3層3跨箱形框架結(jié)構(gòu)，底板埋深約25 m，主體結(jié)構(gòu)已由2號線施工同步完成，換乘節(jié)點處南北側(cè)各設一道臨時封堵墻，封堵墻采用1 000 mm厚地連墻，墻深約60 m。

1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

1)工程地質(zhì)情況。 金山站基坑依次穿越雜填土、粗中砂、淤泥質(zhì)土層，基底位于淤泥質(zhì)土層，圍護結(jié)構(gòu)地連墻墻趾位于強風化花崗巖。土層特性表詳見表1，地質(zhì)縱剖面圖見圖1。

2)水文條件。 金山站區(qū)域內(nèi)有3類地下水，主要為潛水、承壓水和基巖裂隙水。對車站基坑施工影響較大的主要為潛水、承壓水。

表1 金山站巖土物理參數(shù)表

圖1 金山站地質(zhì)剖面圖

1.3 明挖車站設計

1)圍護結(jié)構(gòu)設計概況。 5號線金山站基坑采用1.0 mm厚地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的圍護結(jié)構(gòu)形式。標準段采用2道砼支撐(1道、3道)+3道φ800鋼支撐(2道、4道、5道)+1道換撐φ609；端頭井采用2道砼支撐(水平間距5 m)+4道φ800鋼支撐(水平間距2.5 m)+1道φ609倒換鋼支撐的內(nèi)支撐形式。

地下連續(xù)墻嵌固深度28 m，素砼墻(構(gòu)造筋部分)地墻深度按打穿卵石層進入砂土狀強風化花崗巖<7-1>層1.5 m控制，素砼墻深度14～16.5 m，地墻平均深度66.5 m。

2)地基加固。 基坑坑內(nèi)加固采用MJS工法樁抽條加固，加固寬度為3 m，范圍為基底以下3 m。

2 工程施工的難點

2.1 既有線保護要求高

由于5號線金山站主體基坑緊貼已經(jīng)開通的福州地鐵2號線金山站主體換乘段兩側(cè)施工，為保證基坑施工對地鐵車站影響量在可控范圍，根據(jù)相關規(guī)定，福州地鐵5號線金山站主體基坑開挖施工階段，2號線金山站車站主體與軌道變形的控制標準為：豎向及水平位移≤10 mm，軌道沿行車方向累計差異沉降控制值≤0.04%LS·mm，軌道兩軌橫向高差<4 mm。5號線基坑開挖施工時如何防止既有線不發(fā)生超標側(cè)向變形和結(jié)構(gòu)物上浮，如何防止積水、煙塵不進入既有線，加強對正在運營地鐵的保護，不影響運營線施工，是本工程施工的難點。

2.2 深基坑施工安全風險高

5號線金山站基坑開挖范圍的主要地層為中粗砂(強透水層)，基坑底部為承壓水層，承壓水頭較高，施工過程必須確保地連墻接縫在砂層和卵石層的止水效果，否則將會導致地連墻接縫涌水涌砂，導致坑外土體流失下陷，危及基坑、周邊建筑和既有營業(yè)線運行安全。車站基坑坑底隔水層為淤泥質(zhì)土和淤泥夾砂層，降壓井需穿透淤泥層(地面下40 m)。

3 總體施工原則

施工前經(jīng)過多輪設計評審、施工方案論證，最終確立了臨近營業(yè)線施工的基本原則為：

1)基坑圍護結(jié)構(gòu)采用大剛度、超深地下連續(xù)墻、型鋼接頭、鋼筋砼+鋼支撐的支撐體系。

2)在基坑開挖之前對所有墻縫采取加強措施確保墻縫不滲不漏。

3)基坑開挖過程嚴格執(zhí)行“分層、分段、對稱、平衡、限時”和“先撐后挖”的原則。

4)加強降水施工管控。特別是減壓井施工、降水的過程管控，確?；硬话l(fā)生涌水涌砂，提前按需降水，改善坑內(nèi)土體性能。

5)加強施工過程監(jiān)控與量測，及時進行信息反饋。加強溝通與協(xié)調(diào)，做好施工應急處置。

4 主要采取的技術(shù)措施

4.1 重點部位的墻縫止水優(yōu)化

針對臨近既有線地連墻施工中發(fā)現(xiàn)地墻接頭混凝土繞流嚴重問題，為確保該位置新老地墻接縫止水效果，經(jīng)過設計協(xié)商，將原設計三重管旋噴樁加強為樁徑3.5 m的MJS工法樁，加固范圍從地面至基底以下3 m，深度增加到基底以下8 m。

4.2 圍護結(jié)構(gòu)墻縫注漿止水

為防止地墻接縫出現(xiàn)漏水和流砂，提高圍護結(jié)構(gòu)墻縫止水效果，圍護結(jié)構(gòu)地墻施工前采用三軸攪拌進行槽壁加固，加固深度為插入第一層隔水層頂面以下1 m?；娱_挖前對存在滲漏風險的墻縫采用WSS注漿止水。注漿孔深度27 m，注漿范圍為地面以下5 m至基底以下10 m，注漿孔平面布設距離地連墻接縫處50 cm，注漿兩孔之間間距90 cm。

4.3 支撐體系優(yōu)化

1)北側(cè)支撐體系優(yōu)化。 受外界條件限制，換乘節(jié)點兩側(cè)無法實現(xiàn)對稱開挖，非對稱開挖會導致?lián)Q乘節(jié)點北側(cè)土體約束缺失，為減少換乘節(jié)點結(jié)構(gòu)變形風險，對原設計支撐體系進行優(yōu)化。在北區(qū)第一道和第三道混凝土支撐的基礎上，增加兩道1.5 m寬的板撐，厚度0.4 m，通過板撐、混凝土冠梁將地層產(chǎn)生的側(cè)向水平力進行轉(zhuǎn)化和傳遞。

2)鋼支撐伺服系統(tǒng)優(yōu)化。 為加強支撐軸力管理，將靠近換乘節(jié)點處4、5兩層支撐設置為伺服支撐。

4.4 優(yōu)化基坑降水

結(jié)合2號線及5號線基坑降水經(jīng)驗，通過建立滲流數(shù)值模型，根據(jù)穩(wěn)定性計算，“按需降水，分層降水”原則進行降水設計。采用疏干深井、減壓深井等分層進行針對性降水。

5 施工監(jiān)測技術(shù)

5.1 工程風險分析

本工程臨近地鐵2號線基坑工程的自身風險等級為一級，周邊環(huán)境風險等級為一級，工程監(jiān)測等級為一級，風險源等級特級。

5.2 監(jiān)測標準

1)監(jiān)測范圍。 距本項目左、右線車站軌行區(qū)和隧道線路監(jiān)測范圍各為162 m。車站站廳層監(jiān)測范圍為整個車站站廳層公共區(qū)范圍合計100 m。

2)預警等級劃分。 監(jiān)測預警等級劃分為ABCD 4個等級，按照監(jiān)測比值G(監(jiān)測項目實測值與結(jié)構(gòu)安全控制指標比值)分為4個區(qū)間，其中G<0.6為A級，正常外部作業(yè)；0.6≤G<0.8時為B級，需監(jiān)測預警并采取加密監(jiān)測點或提高監(jiān)測頻率等措施；0.8≤G<1.0時為C級，需監(jiān)測報警并暫停外部作業(yè)，進行過程中安全評估工作；1.0≤G時為D級，應啟動安全應急預案。

3)監(jiān)測警戒值及控制值。 車站站廳層豎向、水平位移預警值為同一點位連續(xù)兩天同方向超過2 mm或累計變化量達到±10 mm，控制值為累計變化量達到±20 mm。

車站軌行區(qū)和區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)豎向、水平位移，凈空收斂預警值為同一點位連續(xù)兩天同方向超過2 mm或累計變化量達到±10 mm，控制值為累計變化量達到±20 mm。

6 針對性施工措施

6.1 科學管理土方開挖，減少基坑圍護結(jié)構(gòu)變形

1)科學管控土方開挖。

2)土方開挖時嚴格執(zhí)行先撐后挖的原則，及時掌握混凝土支撐強度發(fā)展情況，混凝土達到設計強度后，方可進行土方開挖。

3)每層土方開挖前先對所有墻縫接縫處用洛陽鏟進行探縫，保證接縫處土體含水量正常后，再進行土方開挖。

6.2 優(yōu)化換乘節(jié)點后澆帶施工,控制結(jié)構(gòu)上浮

為減少基坑施工過程中對2號線的影響，在2號線換乘節(jié)點兩側(cè)各設置2 m后澆帶，待主體施工完成后，再進行2號線兩側(cè)封堵墻鑿除及施工結(jié)構(gòu)后澆帶部分。

6.3 換乘節(jié)點底板接縫處理及粉塵防護

1)破除支撐混凝土時，采用繩鋸切割混凝土。

2)換乘節(jié)點后澆帶地連墻破除，采用人工鑿除。

由圖3和表2可知，3種干信比對應的間歇采樣重復轉(zhuǎn)發(fā)干擾下脈壓雷達獲取的目標距離誤差分別為-11，-12，-14 m，目標速度誤差均為 -0.013 m/s，距離域和速度域均未對脈壓雷達形成干擾，而多相位分段調(diào)制干擾下雷達獲取的目標距離信息和速度信息均與真實目標信息間存在較大誤差，形成了欺騙假目標。值得一提的是，隨著干信比的提高多相位分段調(diào)制干擾下的MTD峰值幅度逐步增大，在30 dB和40 dB時，明顯大于間歇采樣重復轉(zhuǎn)發(fā)干擾，即采用大干信比時多相位分段調(diào)制干擾的干擾能量利用率高于間歇采樣重復轉(zhuǎn)發(fā)干擾。在實驗一的基礎上，后面的實驗均在干信比40 dB下研究兩種干擾的遮蓋效果。

3)為防止在鑿除原有車站圍護結(jié)構(gòu)地墻時從2號線底板下發(fā)生涌水涌砂，在臨近2號線南北兩側(cè)的最后一段底板基坑開挖時，將原有墊層在2 m米寬度范圍厚度增加至1 m，并在后澆帶角部1 m范圍內(nèi)采用素混凝土進行填充，并預留注漿孔以便于以后注漿堵漏。

4)破除至地下一層頂板前,對影響既有2號線車站的揚塵和噪音進行控制。

6.4 控制既有線結(jié)構(gòu)上浮

地墻破除使換乘節(jié)點處既有線車站結(jié)構(gòu)脫離原地連墻的約束，可能導致結(jié)構(gòu)上浮，采取以下措施進行預防：

1)在施工現(xiàn)場儲備堆載物資，當監(jiān)測上浮趨勢過大時，在既有2號線的地下3層底板和頂板上堆載，抑制上浮。

2)破除地墻從上而下進行，換乘節(jié)點后澆帶結(jié)構(gòu)逆做。

3)與2號線運營單位加強溝通，做好施工中既有線的應急措施及防護。

6.5 防止基底出現(xiàn)涌水

1)在破除地墻到地下3層底板以前，通過斜向注漿對既有線底板下的土體進行固結(jié)，減少承壓水涌出的可能。注漿孔為每2延長米1個，同步監(jiān)測既有線的沉降情況，若無變化采用雙液漿灌注；若結(jié)構(gòu)出現(xiàn)上浮，則在注漿孔處進行聚氨酯封堵。

3)在換乘節(jié)點兩側(cè)各設置2口減壓井，根據(jù)換乘節(jié)點接縫施工進度進行降水施工，確保底板施工安全。

6.6 做好施工應急儲備

預先模擬施工過程中可能發(fā)生的緊急情況，積極應對可能發(fā)生的突發(fā)狀況。

7 施工效果

7.1 既有線路變形情況

1)既有線路變形工況模擬分析情況。 根據(jù)5號線金山站施工過程中采用的不對稱開挖形式(先施工北區(qū)基坑，后施工南區(qū)二期基坑)，通過數(shù)值模擬形式計算出既有2號線金山站主體結(jié)構(gòu)的變形量如表2所示。

表2 分析計算變形量統(tǒng)計表

通過模擬計算分析，5號線金山站南北區(qū)基坑非對稱開挖施工工況下，2號線金山站主體水平最大位移為3.78 mm，豎向最大位移為主體結(jié)構(gòu)上浮5.27 mm，對車站的變形影響小于控制值10 mm；軌道縱向差異沉降坡度0.002 5%小于控制值0.04%；軌道橫向高差0.050 mm小于控制值4 mm。

2)既有線路變形監(jiān)測情況。 5號線金山站南北兩側(cè)基坑自2019-05-01開始基坑開挖，2019-10-31結(jié)構(gòu)封頂，截止至筆者結(jié)稿時，2號線金山站主體水平最大位移為2.5 mm，豎向最大位移為-1.7 mm，變形影響小于控制值10 mm；軌道縱向差異沉降坡度0.002 2%小于控制值0.04%；軌道橫向高差0.8 mm，小于控制值4 mm。

7.2 基坑滲漏情況

由于圍護結(jié)構(gòu)施工過程質(zhì)量把控到位，墻縫處理措施合理，基坑開挖與支撐及時，降水設計合理、降水井施工和降水管理到位，整個施工過程并未出現(xiàn)明顯的滲漏。

8 結(jié) 論

通過地鐵2、5號線換乘節(jié)點施工，得出以下結(jié)論：

1)根據(jù)模擬分析，在土方開挖階段，由于降水改善了土體的物理性能，以及施工步序安排合理，使換乘節(jié)點豎向最大位移-1.7 mm，與原來施工模擬分析豎向最大位移為主體結(jié)構(gòu)上浮5.2 mm不一致，這是由于2號線金山站剛開通時間不長，車站結(jié)構(gòu)整體還處于滯后沉降階段，再加之既有車站本身有圍護結(jié)構(gòu)包裹在一定程度上限制結(jié)構(gòu)上浮趨勢的產(chǎn)生。

2)換乘車站盡可能一次施工完成。如確需后續(xù)施工，換乘車站的換乘節(jié)點處應預留接頭,尤其是圍護結(jié)構(gòu)，換乘節(jié)點的施工界面距運營車站軌行區(qū)盡量遠些，以利于后續(xù)車站的施工，減少對既有線的影響。

3)通過現(xiàn)場實際操作及數(shù)值模擬分析得出結(jié)論，只要采取合適的保護方案，在已運營換乘節(jié)點兩側(cè)進行非對稱開挖是可行的。