新建地鐵車站基坑施工對既有車站影響控制

換乘地鐵車站兩個基坑雖然是相對獨立的，但由于新建車站基坑比既有車站基坑深，在新建車站圍護結構及基坑降水等工程活動中控制稍有不當，都會對既有車站的結構和運營安全造成極大的影響。天津地鐵6號線紅旗路站與既有2號線長虹公園站采取同站廳十字換乘，在6號線施工時，2號線已經處于運營狀態。

1 工程概況

天津市地鐵6號線紅旗路站為地下3層島式站，站臺寬度為12.6m。車站主體結構長159.0 6m，結構標準段寬21.9m。車站主體標準段基坑深度約為25.28 m，基坑圍護結構采用連續墻加內支撐的支護形式，墻厚1.0m，墻幅標準寬6m，端頭井段地下連續墻深度45.91m，鋼筋籠長度為43.51m，自質量57.2 t，含吊索吊具共計60 t。基坑沿豎向設置4道鋼筋混凝土支撐。

2 施工控制要點

1）地下連續墻較深，穿透的地層較復雜，泥漿控制不當極容易造成塌槽、塌孔情況，影響地下連續墻的防水質量，直接造成對既有車站的影響。

2）傳統刷壁器很難對成陰角的界面起到作用。

3）結合鋼筋籠骨架的布設位置，確定吊點的位置。同時加強吊筋的剛度保證鋼筋籠下放垂直。

4）在每個地下連續墻接縫外側進行補強加固以彌補地下連續墻接縫施工的缺陷。

5）合理設計降水井深度，嚴格區分疏干井和承壓井。

3 控制方法

3.1 地下連續墻成槽施工泥漿控制

泥漿在地下連續墻施工過程中主要是保證槽壁的穩定性，對成槽機也起到潤滑和冷卻作用。泥漿制備的原材料可選擇膨潤土、粘土或者兩者的混合料，宜優先選擇膨潤土。制備泥漿的粘土應進行物理試驗、化學分析和礦物鑒定。宜選擇粘粒含量＞45%，塑性指數＞20，含砂量＜5%，二氧化硅與三氧化二鋁含量的比值為3/4的粘土。超深地下連續墻施工時除滿足以上要求外還應特別注意泥漿配置中水的使用，尤其是弱酸性水將對泥漿的性能影響很大。由于超深地下連續墻穿越的地層較多，變化較大，在超深地下連續墻施工過程中應根據所開挖地層來調整泥漿的性能，例如在砂層較厚的地段應該適當加大粘度、加大泥漿密度；在粘性土地層適當減小泥漿密度。泥漿的調整應在規范規定的范圍之內。特別是對表1中第5、6兩項指標的檢測應該嚴格控制。

表1 新拌制膨潤土泥漿性能控制指標

3.2 地下連續墻刷壁質量控制

地下連續墻較深，用吊車吊裝傳統配套刷壁器操作難以在30～40m深度范圍內與地下連續墻接頭十字鋼板保持緊密連接，影響刷壁質量；目標地下連續墻接頭垂直度差，成陰角時更難以起到刷壁效果且用配套刷壁器在超深地下連續墻范圍內刷壁1個來回需要5 min左右，達到20次刷壁次數需用時100min，長時間涼槽風險很大。

根據各種接頭形式自制刷壁器，刷壁器略小于槽段寬度并將其通過機械連接可以固定在成槽機的抓斗上，利用成槽機抓斗進行刷壁作業。應用新工具后，刷壁20次時間可控制在1 h內，不僅有效提高了刷壁效率，降低了涼槽風險，還保證了刷壁效果。此外，利用成槽的顯像糾偏功能，配合成槽機抓斗移動，新制刷壁器在接頭垂直度差成陰角時，也能做到有效刷壁。

3.3 地下連續墻起重吊裝施工

在起重吊裝施工前先行計算鋼筋籠自重和吊索吊具的重量，確定主要履帶吊和附屬履帶吊的型號。吊點加固的U形鋼筋與下層主筋焊接，焊縫長度10d（d為鋼筋直徑），焊縫飽滿。吊點的位置應根據桁架筋的位置適當的調整。由于超深地下連續墻鋼筋籠的重量較大，在起吊過程中應注意吊點、穿杠的水平位置控制和吊筋的加固，以防止鋼筋籠起吊過程中由于自重大而產生過大的變形，造成鋼筋籠無法垂直下放，從而影響相鄰槽段的施工。

3.4 對既有車站采取主動加固

換成節點處開挖至基底時風險較大。如果在換乘節點內部進行降水則極容易造成既有運營線路的沉降，如果不降水，則基坑開挖至基底時地下水會沿水平方向噴涌而出，造成換乘節點下水土的流失，同樣造成對運營線路的影響。在施工此部位時，一方面應加強換乘節點的沉降觀測，另一方面在開挖至基坑底部前對換乘節點底部實施斜向水平注漿。水平孔在開挖面以上50 cm的位置，深入換乘節點底板底部，這樣不僅能起到加固既有車站底部土體的作用更能防止水土流失，對抑制既有車站變形大有裨益。

3.5 降水設計及疏干井和減壓井施工

疏干井降水影響半徑為8m，根據車站基坑面積確定淺層井的數量。淺層井施工采用無砂管，對接處及管壁外部均用密布網包裹。

減壓井數量應結合基底穩定性驗算確定，應能滿足基底及開挖面的穩定。減壓井采用鋼管，在承壓水層的位置設置濾管，濾管的長度應與承壓水層厚度相等。為保證深層井有良好的使用效果，在降壓井填礫頂部填5.00m厚的優質粘土球止水，其上再用粘土填實，一直填到地面。

3.6 監測技術與分析

對車站各主要監測項目及既有線路進行監測，通過研究分析監測數據并與設計規范計算值進行對比，及時反饋指導設計和施工。基坑安全等級為一級，控制周邊地面最大沉降量≤0.1%H，圍護結構最大水平位移≤0.14%H（H為基坑開挖深度）且≯30mm。監測的主要內容包括圍護結構的變形、受力情況及基坑周邊環境的監測。

4 質量保證措施

1）在成槽過程中，派專人控制泥漿液面高度，使泥漿液面不低于導墻高度100 cm；每隔6 h分別對槽段內及泥漿箱內的泥漿進行檢驗，當遇特殊情況加大檢驗頻率。

2）為保證用足夠的儲備泥漿應付突發事件（跑漿等），在槽段開挖前，泥漿儲備量應不小于需求泥漿量的2倍。

3）在鋼筋籠吊裝前必須進行試吊，兩車協作將鋼筋籠水平吊起，當鋼筋籠離開地面約0.5m時兩車停止起鉤，檢查吊車和鋼筋籠、吊裝索具和吊點位置及加強鋼筋有無脫焊的異常情況以及吊點位置是否準確。通過試吊確定起重吊裝的重心是否設計準確，檢查籠子的剛度并確定起重機在各狀態下的吊裝重量及其性能參數。

4）在對既有車站底部斜向注漿加固時要保證注漿的施工質量，注意對注漿壓力及水泥用量的控制，確保加固質量。注漿加固期間加強對構筑物的監測，若出現抬升的情況減小注漿壓力或停止注漿。

5）根據減壓井抽水量及觀測井內的承壓水位監測值，確定開啟的減壓井數量、抽水速率，合理控制承壓水水位，將減壓降水對環境的影響控制到最低程度。在減壓井出水口安裝流量計通過抽水量反應承壓水頭高度，確保基底穩定。

6）在降水過程中記錄減壓井的開啟時間并每天記錄抽水量，繪制成抽水量控制曲線。每天測量井內靜水位及動水位，當實際水頭超過理論水頭時停止降水，當水位回復后方可重新啟動。

5 施工監控結果與總結

依據本工法嚴格控制地下連續墻各工序的施工質量，重點對護壁泥漿、刷壁、起重吊裝等關鍵工序加強管控。對地下連續墻接縫和既有車站采取主動加固措施同時對降水設計方案進行優化，真正做到了按需減壓降水。基坑開挖至基底土質干燥，基底驗收滿足設計規范要求。在施工監測方面，2號線長虹公園站結構沉降僅為2mm，其他各監測項目監測數據均在設計允許值范圍內，很好地保護了既有建筑物及周邊環境安全。