富水砂卵石地层车站站台层暗挖法横向扩挖施工技术

富水砂卵石地层车站站台层暗挖法横向扩挖施工技术

邢好清

中铁一局集团第四工程有限公司 陕西省咸阳市 712000

摘  要：成都火车北站地铁车站部分结构侵入周边建筑，拆迁难度大，费用高。为保证顺利完工，建筑范围采用暗挖横向扩挖特殊工艺，制定了有效的工艺工法及安全措施，取得良好的技术效果，也保证了建筑物的安全，降低了造价。

关键词：富水砂卵石 车站  横向暗挖   开挖工艺 安全措施 监控量测

0前言

成都地铁火车北站东南段紧邻商场建筑物，建筑物长度范围内围护桩侵入房子结构，施工方案需拆除建筑物部分结构并进行加固，但拆除协调难度大、费用高，加固措施复杂，影响商场运营。经过综合考虑，车站采用站台层暗挖横向大断面扩挖技术。在富水砂卵石地层进行暗挖，为了确保建筑的安全稳定，制定了周密及科学的暗挖段施工工法和流程、安全措施，顺利完成了施工，建筑物变形可控，并取得了良好较果。对后期类似项目提供经验。

1工程概况

地铁火车北站位于成都市二环路以北、大铁火车北站以南的站前路下，为地下三层车站，东北侧为火车站售票大厅，东南侧紧靠万通商场，采用局部暗挖法施工。车站东南侧靠近建筑物范围围护桩侵入万通商场内，需要拆除局部万通商场进行车站施工。由于万通商场建筑物拆迁难度大，长时间内无法实现拆迁，制约着车站的施工和整条线路的开通运营，经过各方的深入研究论证，对施工方案进行变更设计，在长80m建筑物影响范围采用站厅层和设备层压缩、轨行区先明挖不影响范围结构再在建筑物下方从已施工完成的明挖向外横向扩挖的方案实现功能，成功突破了拆迁影响。

2暗挖扩挖施工

车站负三层轨行区在建筑物下采用横向扩挖，先按照压缩局部结构施工车站明挖主体结构，明挖结构施工时在轨行区明挖和暗挖交界处设置临时立柱和暗纵梁承担上部荷载，并对局部中板进行加厚，明挖段结构全部完成后局部暗挖施工，地下三层局部扩挖土方完成后，分段施工底板、中板和侧墙结构并凿除临时立柱。

负三层轨行区横向扩挖支护措施

车站局部暗挖扩挖段覆土厚约14m，扩挖范围全部位于<3-8-3>密实卵石层，局部含有细砂层，地下水丰富，渗透系数大，地质条件复杂。暗挖支护形式和衬砌结构根据工程地质及水文地质条件，与周边邻近建筑物的相互影响关系，按围岩级别、开挖方式、结构形式进行设计和施工。扩挖部分高度达10m，扩挖断面长约80m，紧邻车站万通商场建筑物的基础形式为扩大基础，暗挖施工容易造成建筑物沉降和位移，安全风险高，由于前期制约因素多，影响时间较长，造成施工工期紧。针对扩挖部分的特点、结构受力情况、施工的工法及施工的快慢等情况结合综合优化考虑，扩挖段采用沿高度从上往下分为五层，第一层采用横向分序分步开挖，第二～五层整体采用纵向分段、台阶式分层逐步纵向向前开挖的新型施工工法，打破了单一横向或纵向开挖施工的方法，先横向开挖后结构与明挖已有结构连接，形成整体受力和支撑上部土压力，对后续施工创造很好的条件，有利于安全施工和加快后续施工。

暗挖扩挖段第一层为特大断面横向开挖，断面长度为80m，高度为3.5m，长度方向采用分序分步施工，单个开挖横断面采用CRD开挖法，即采用分序分步导坑法划成小块沿车站横向开挖。支护结构形式采用复合式衬砌结构的型式，复合式衬砌结构以锁脚锚杆、钢筋网、喷射砼和钢架为初期支护，并辅以R32S自钻式锚管超前注浆，以模筑钢筋砼衬砌为二次衬砌组成，初期支护与二次衬砌间设全封闭防水层。长80m断面分两序施工，每序采用三步导坑法施工，先对称开挖两侧导洞，每个导洞施工由于作业面小，采用人工破除明挖结构围护桩，并按照50cm的进尺逐步开挖，两侧导洞开挖初支完成后，开始开挖中间导洞，中间导洞衬砌完成后，施工顶板结构并预留侧墙纵向连接钢筋，待强度达到设计要求后，拆除中间导洞与两侧导洞的隔壁，浇筑两侧导洞顶板结构与中间导洞顶板连接形成整体，1序完成后在按照同样的方式施工2序，2序完成后与1序连接形成整体，实现第一层结构形成整体并与已形成的明挖结构连接，形成整体的受力体系。

第二～五层在第一层整体顶板及局部侧墙结构形成整体盖板受力，支撑上部荷载，混凝土强度达到设计要求后采取两端及中间三个工作面纵向分层分台阶开挖，支护采用锚杆挡墙的型式，锚杆挡墙以钢筋网、型钢、注浆锚杆、钢腰梁对开挖掌子面形成初期支护体系。与盖挖顺作法相类似，分层边开挖边做锚杆挡墙，每层开挖高度为2m，首先在暗挖段中间和两端横向开挖3m的导洞，导洞两侧按照1:0.2放坡开挖，第二层开挖至掌子面后及时形成初支，然后开始纵向开挖土体，开挖采用人工利用风镐和铁锹进行，同时凿除开挖段围护桩，并及时封闭掌子面，每两层纵向之间拉开4.5m的距离，分段分层开挖到基坑底后及时施工底板及侧墙，最后拆除临时立柱。

为了保证局部扩挖时保证地面建筑物的稳定，采用房屋周边地表深层注浆、明挖基坑期间横向地层分层水平袖阀管注浆，地表注浆孔距离建筑物基础边缘＞1m，注浆管长12m，向下倾斜15～20度，纵向间距为1m。在建筑物基底以下约50cm设置1层水平注浆管，注浆管长8m，向下倾斜5度，纵向间距与围护桩间距一致。在暗挖段上方对杂填土和黏土层地层设置3层水平注浆管加固，长度为8m，向下倾斜5度，纵向间距1.8m，竖向间距1.5m。

防止在暗挖扩挖时出现上层塌陷，在轨行区暗挖段上方布置Φ108双排管棚，间距为1.5m两层的施工措施，每层管棚设置2根穿过每个围护桩，穿过围护桩采用取芯机取芯后钻入，围护桩起到支撑点的作用。主体结构在万通商场暗挖范围内，将靠近暗挖两跨结构负二层中板加厚至1m，以便在暗挖时形成悬挑结构，支撑上方土压力。车站侧墙对应的地下三层设置临时柱，立柱间距为9.1m，与结构柱间距一致，采用C35混凝土，结构断面为700mm×1000mm，在柱上设置纵梁，纵梁尺寸为400mm×700mm，形成整体，临时立柱及梁承担上方侧墙及暗挖段施工期间的土压力。

在已完明挖主体结构一侧设置钢支撑承受破除围护桩后的较大土压力，各节段设法兰盘螺栓连接。在其中一端装预加轴力装置和长度80cm的活动端头，能够调整30cm长度，架设完成后按设计值施加预应力。

由于车站结构紧靠建筑物，在基坑外无法设置降水井，采用了明挖时在基坑内设置管井降水，并在明挖段结构施工时预留降水井，开挖揭露的地层与地勘报告一致，为密实卵石层，施工现场降水效果较好，开挖面无水。降水井处结构防水设置多重措施，暗挖完成后再分期拆除降水井，采用微膨胀早强混凝土快速浇筑，实现降水井孔洞封堵。

在暗挖施工前在临近建筑物周边布设监测点，施工监测单位委托有资质的单位和人员进行，并委托第三方监测单位进行复核，监测仪器采用DiNi03、DS05，监测点位埋设好后进行验收，建筑物监测控制值为建筑物变形累计10mm，单次变形3mm，建筑物倾斜为2/1000，施工中按规范频率进行监测，并对周边出的管线、地表沉降及开挖面沉降、收敛等进行监测，每天对监测数据进行分析，根据监测数据，施工中房屋监测数据稳定，施工完成后建筑物累计变形最大为-3.6mm,累计沉降差2.8mm，倾斜千分之0.8，完全满足设计及规范要求。

3应用成效

监测数据显示，局部扩挖段在暗挖施工期间，建筑物最大沉降值为-3.6mm，地表沉降最大值为-4.3mm，安全可控。

4结束语

本项目经采取科学合理的工艺、工序、防护措施，顺利完成了建筑物下暗挖段的扩挖，且在富水砂卵石地层高大建筑的沉降及变形均在可控范围之内。工期提前10个月，暗挖扩挖工法的创新运用，解决了征拆的难度，降低造价600多万元，取得了良好效果，有较好的运用和推广价值。随着近年来全国各地轨道交通建设的兴起，地铁建设周边环境越来越复杂。地铁明挖车站局部位置与周边建构筑物在平面上无法避开，且拆迁难度大时，可采用此局部扩挖工法，减少工程建设引起的社会稳定问题等方面均效果显著。