張賀鵬 陸 瑋

（1.蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215104；2.蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司，江蘇 蘇州 215004）

0 引言

自1863年倫敦開通世界上第一條地鐵，到1971年我國第一條地鐵通車，再到2012年，蘇州作為第一個地級城市開通地鐵[1]，地鐵建設(shè)的步伐越來越快，它不僅緩解了交通壓力，還帶給了人們一種新的綠色交通出行方式。但是相比其他工程，地鐵工程規(guī)模大、風(fēng)險高、專業(yè)復(fù)雜，與工程周邊環(huán)境相互影響大，因此施工難度也更大。某地鐵地下車站處于高地下水位、承壓水層、古城核心區(qū)、臨近文保建筑等復(fù)雜環(huán)境下，本文對該復(fù)雜條件下的車站施工的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

1 地鐵施工環(huán)境影響因素

1.1 土壓力

地鐵地下車站施工時先要將地表土體開挖，由于土體被挖去，地應(yīng)力平衡逐漸被打破，周圍土體會出現(xiàn)坍塌。為防止坍塌，需要在基坑周圍預(yù)先施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行基坑支護(hù)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)也會受到周圍土體對其的側(cè)壓力。地鐵地下車站一般為2～3層站，基坑開挖深度比較深，可達(dá)到15m以上，甚至20～30m[2]，屬于深基坑工程，這就意味著地鐵基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受的土壓力會比較大，因此地鐵地下車站施工對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇和施工質(zhì)量的要求也會更高。

1.2 地下水

城市地表以下一般含有豐富的地下水，主要分為潛水和承壓水。潛水指埋藏于地表以下，并且是第一個穩(wěn)定隔水層上的地下水，一般不存在水壓力或者局部有較小水壓力，而承壓水則比潛水埋藏深，它是存在于兩個隔水層之間的地下水，由于上層隔水層的限制，會承受靜水壓力。當(dāng)基坑開挖至頂板上方覆土不足以抵抗承壓水水頭壓力時，承壓水層的水體就會沖破頂板，發(fā)生突涌，地下水的滲流也會導(dǎo)致發(fā)生流砂、流土等，這都會使得基坑變形、失穩(wěn)、破壞，引起周圍地表沉降等[3]。因此，基坑施工時控制好地下水非常重要。

1.3 交通壓力

地鐵車站一般處于城市核心地帶，本身交通壓力就很大。然而由于地鐵建設(shè)規(guī)模的影響，地鐵施工占道周期往往較長，占用場地面積也較大，這就不可避免地減少了原有道路的通行能力，增加了施工路段的交通壓力。這也會加劇周邊居民的交通心理負(fù)擔(dān)，因此在選擇施工方法時，既要滿足施工需求，還要考慮社會效應(yīng)，盡可能地減少施工對交通造成的負(fù)面影響。

1.4 鄰近建筑

由于地鐵地下車站施工時基坑內(nèi)土體被挖去，基坑外土體在水平方向會失去原有平衡，雖然圍護(hù)結(jié)構(gòu)能使基坑外土體有一定的水平抗力，但是由于基坑外土壓力較大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度有限，這些土體在自重及上部荷載作用下不可避免地會發(fā)生壓縮，從而導(dǎo)致周圍地表沉降[4]。當(dāng)周圍地表沉降過大，基坑周圍的建筑物就會出現(xiàn)沉降、變形、傾斜，甚至倒塌。因此，地鐵地下車站施工一定要有效控制周圍地表沉降，盡量減小開挖對周圍建筑物的影響。

2 工程概況

某地鐵地下車站總長246.90m，寬20.70m，采用地下二層單柱雙跨框架結(jié)構(gòu)，基坑開挖深度16.95～17.336m。車站位于古城區(qū)核心地帶，道路通行寬度僅約20m，東側(cè)為兩處重要文保建筑，西側(cè)為沿街商鋪，車站主體東側(cè)距第一處文保建筑圍墻最小距離約10.6m，距建筑內(nèi)房屋最小距離約43.4m，距第二處文保建筑地下室最小距離約4.22m。車站所處場地水文條件復(fù)雜，地下水位較高，基坑施工范圍內(nèi)存在潛水含水層、淺部微承壓水含水層、深部承壓水含水層，其中潛水穩(wěn)定埋深一般為0.90～3.70m，微承壓水穩(wěn)定埋深為2.72m，承壓水穩(wěn)定埋深為4.46m和5.47m。

3 施工方案選擇

根據(jù)該站地質(zhì)條件、車站埋深、地下水位情況，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地連墻+內(nèi)支撐支護(hù)方式，地連墻墻深36.5m，插入承壓水層6m隔斷承壓水層。為保證周邊交通出行和施工場地需求，同時考慮施工難度、效率及造價影響，車站主體結(jié)構(gòu)采用半蓋挖順作法施工，基坑?xùn)|側(cè)南北通長設(shè)置寬6.3m的鋪蓋，南端頭井設(shè)置寬6.8m的鋪蓋（鋪蓋設(shè)置見圖1），同時設(shè)置格構(gòu)柱。

圖1 鋪蓋布置圖

為控制基坑周圍文保建筑及其它建筑變形，主體東側(cè)基坑地墻接縫采用MJS工法樁止水，全基坑范圍采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)，對支撐軸力實(shí)時自動檢測及自動補(bǔ)償，并且加強(qiáng)對周圍建筑物的監(jiān)測，監(jiān)測出現(xiàn)異常時應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測頻率，同時預(yù)留應(yīng)急措施。

4 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 地下連續(xù)墻施工技術(shù)

地下連續(xù)墻是用挖槽設(shè)備在地下形成很深的基槽，通過泥漿護(hù)壁防止基槽坍塌，然后在基槽內(nèi)放置鋼筋，澆筑混凝土，從而形成堅(jiān)固的墻體。由于其具備良好的截水、防滲、擋土能力及安全可靠性[5]，因此，對于高地下水位、有承壓水地層的復(fù)雜水文條件地區(qū)，地下連續(xù)墻是地鐵深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最佳選擇。

該車站地下連續(xù)墻共98幅，其中標(biāo)準(zhǔn)幅86幅，厚800或者1000mm，異形幅12幅。總體施工順序：東北側(cè)先期開始，從北向南施工至東南角，基坑?xùn)|半側(cè)施工完成后施工西側(cè)地連墻。具體施工要點(diǎn)如下：

（1）導(dǎo)墻施工。導(dǎo)墻底部深入原狀土大于30cm，確保導(dǎo)墻穩(wěn)定性；導(dǎo)墻拐角處應(yīng)延伸出一段距離，以免后期成槽斷面不足，妨礙鋼筋籠下槽。

（2）泥漿。泥漿選用一級膨潤土泥漿，以提升泥漿護(hù)壁性能、攜渣能力、穩(wěn)定性；施工時槽內(nèi)泥漿面要比地下水位至少高0.5m，比導(dǎo)墻面至少低0.3m。

（3）成槽。合理劃分成槽順序，為保護(hù)周圍文保建筑，采用隔三跳一的方法控制成槽順序，減小連續(xù)成槽對周邊土體的影響；槽壁垂直允許偏差不大于1/300，成槽過程中如果發(fā)現(xiàn)有偏斜，應(yīng)及時調(diào)整。

（4）清槽和換漿。清槽后槽底沉渣厚度要小于10cm；當(dāng)槽底沉渣厚度滿足要求時，即可開始換漿，置換后泥漿是否合格，以取樣試驗(yàn)為準(zhǔn)；換漿時應(yīng)及時向槽內(nèi)補(bǔ)充新配優(yōu)質(zhì)泥漿以保持泥漿液面平衡。

（5）接頭。該工程地下連續(xù)墻采用H型鋼接頭，遠(yuǎn)期盾構(gòu)下穿影響范圍內(nèi)的地連墻接縫采用鎖口管封口，鋼筋采用玻璃纖維筋以預(yù)留盾構(gòu)條件。

（6）鋼筋籠。為保證地下連續(xù)墻鋼筋籠整體穩(wěn)定性和剛度，按設(shè)計(jì)要求在連續(xù)墻外側(cè)面兩側(cè)設(shè)置X形剪力筋，并設(shè)置縱向橫向桁架及可靠吊點(diǎn)，焊接牢固；為確保地下連續(xù)墻接頭質(zhì)量，鋼筋籠水平筋均焊接在H型鋼翼緣板上，以使H型鋼和鋼筋籠形成牢固整體。

（7）混凝土澆筑。鋼筋籠沉放就位后4h內(nèi)及時灌注混凝土，并應(yīng)均勻連續(xù)灌注，因故中斷時間不得超過30min；導(dǎo)管埋深應(yīng)在2～4m，相鄰兩導(dǎo)管內(nèi)混凝土高差小于0.5m，并且混凝土不得溢出導(dǎo)管落入槽內(nèi)污染泥漿；混凝土灌注宜高出設(shè)計(jì)標(biāo)高30～50cm，以保證墻頂混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 MJS工法樁施工技術(shù)

MJS工法相比傳統(tǒng)工藝對施工條件適應(yīng)性強(qiáng)，能在5～360°任意角度扇形截面內(nèi)進(jìn)行旋噴樁施工；對周邊環(huán)境影響小，可通過調(diào)整排泥量，控制地內(nèi)壓力，有效控制噴射注漿引起的地基隆起和下沉，減小施工對相鄰建構(gòu)筑物的影響[6]。

該工程共用56根MJS工法樁，主體基坑?xùn)|側(cè)地墻接縫、厚度不同的地墻接縫及采用鎖口管的地墻接縫均采用MJS工法樁止水，采用P·O42.5級普通硅酸鹽水泥，直徑2000mm，水泥摻量不小于40%，樁體28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.0MPa，取芯檢測數(shù)量不應(yīng)少于總數(shù)的2%，并不得少于3根。每根樁的芯樣數(shù)量不宜少于5組，每組不宜少于3件試塊。具體施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）下注漿管。下注漿管前先在地表進(jìn)行射水試驗(yàn)，待氣、漿壓力正常后，才能下管施工。

（2）試樁。施工前還要進(jìn)行試樁試驗(yàn)確定施工參數(shù)，保證成樁質(zhì)量。

（3）樁位施工。鉆孔時應(yīng)及時調(diào)整樁機(jī)水平，防止因機(jī)械振動或地面濕陷造成鉆孔垂直度偏差過大，對鄰近建筑結(jié)構(gòu)造成破壞；嚴(yán)格控制噴漿提升速度，噴漿過程應(yīng)連續(xù)均勻，若出現(xiàn)壓力驟變，大量冒漿、串漿等異常情況，應(yīng)及時提鉆出地表排除故障；當(dāng)提升至設(shè)計(jì)樁頂下1.0m深度時，放慢提升速度至設(shè)計(jì)高程；噴射作業(yè)結(jié)束后，用冒出漿液回灌到孔內(nèi)，直至不下沉為止。

4.3 半蓋挖施工技術(shù)

該工程主體結(jié)構(gòu)采用半蓋挖順作法施工，既有效緩解古城核心區(qū)施工占道面積大、時間久對交通的負(fù)面影響，又相比全蓋挖施工減少了施工難度，便于控制施工質(zhì)量，降低施工風(fēng)險[7]，具體工序如圖2所示。

圖2 半蓋挖順作法施工工序

半蓋挖順作法施工要點(diǎn)如下：

（1）立柱樁和格構(gòu)柱。該工程采用鉆孔灌注樁和格構(gòu)柱分別作為鋪蓋結(jié)構(gòu)的立柱樁和臨時立柱；立柱施工要嚴(yán)格控制平面位置和垂直度，否則容易引發(fā)蓋板不均勻沉降，甚至坍塌等事故；格構(gòu)柱應(yīng)隨立柱樁鋼筋籠安裝就位，并插入立柱樁3m，插入深度誤差不超過5cm，格構(gòu)柱垂直誤差1/300，平面誤差不超過2cm。

（2）基坑開挖?；娱_挖按照縱向分段、豎向分層、層與層之間放坡設(shè)平臺的方式進(jìn)行（見圖3）。每層開挖厚度根據(jù)兩層支撐間距確定，各層土體層間平臺寬度約6m，總體縱坡控制在1∶3以內(nèi)，每層開挖深度為每道支撐下0.5m；縱向每段長度15～25m，每小段長度10m。鋪蓋范圍土方利用小型挖機(jī)倒至基坑無鋪蓋部位，通過支撐中間空隙運(yùn)出基坑；開挖過程中嚴(yán)格控制施工荷載，保證鋪蓋荷載安全。

圖3 開挖步序圖

（3）鋪蓋和支撐。該工程鋪蓋采用300mm厚現(xiàn)澆混凝土板，標(biāo)準(zhǔn)段豎向依次設(shè)置一道鋼筋混凝土支撐，四道鋼支撐，鋼支撐全部采用自動伺服系統(tǒng)；現(xiàn)澆鋪蓋與鋼筋混凝土支撐同時施工，每段鋪蓋與其接頭部分的冠梁整體施作，鋪蓋橫向鋼筋錨入冠梁不小于35d；鋼支撐施工嚴(yán)格做到隨挖隨撐，控制無支撐暴露時間，其中鋪蓋下鋼支撐安裝采用分節(jié)吊裝法將鋼支撐運(yùn)至基坑開挖面，然后安裝拼接，最后吊裝到位，必要時小挖機(jī)配合作業(yè)。

（4）支撐拆除。支撐拆除應(yīng)等到底板、中板、頂板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；拆除前先對上一層鋼支撐預(yù)加軸力至設(shè)計(jì)值以保證基坑安全；拆除時需逐級釋放軸力，避免軸力瞬間釋放過大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部變形、開裂。

5 結(jié)束語

面對地下水位較高，基坑范圍內(nèi)存在承壓水，處于城市核心地區(qū)的地鐵地下車站施工，可以采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入承壓水層下部弱透水巖層的方法來隔斷承壓水層；主體結(jié)構(gòu)施工可以采用半蓋挖法施工來減小施工對周圍環(huán)境的影響，并且還能減小全蓋挖法施工的難度，有效控制質(zhì)量；此外當(dāng)施工場地臨近重要文保建筑時，可以考慮采取MJS工法樁止水以及鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)自動檢測及補(bǔ)償軸力，并且加強(qiáng)對周圍建筑物的監(jiān)測。實(shí)踐表明，該工程多種施工技術(shù)協(xié)同應(yīng)用能夠一定程度上保證復(fù)雜條件下地鐵地下車站的施工安全及周圍建筑物的安全。