地鐵暗挖車站側穿高架橋樁基的施工措施與對策

李克建，孫偉青，秦愛紅

(1.青島地礦巖土工程有限公司，山東 青島 266100； 2.青島理工大學琴島學院，山東 青島 266106)

1 工程概況

青島市地鐵1號線為南北走向線路，線路南起峨眉山路站，跨越黃島區、市南區、市北區、李滄區、城陽區，終至城陽區東郭莊村。線路全長約 60 km，共設車站39座，均為地下站。

青島地鐵1號線海泊橋站車站總長約 192 m，車站主體結構采用明暗結合法施工，其中暗挖段約 131 m，明挖段約 61 m，車站底板標高 -22.22 m，基礎底板埋深約28.39 m～31.36 m，暗挖段頂板覆土深約為 11.5 m～12.4 m。車站共設4座出入口，2座風亭，部分出入口與地鐵4號線換乘。其中1號線海泊橋站車站主體暗挖段于里程K39+435～K39+445下穿杭鞍高架橋，高架橋樁基距離車站主體拱頂最近水平距離為 1.6 m(車站位置及平面布置如圖1所示)，本文以1號線海泊橋站暗挖段距離杭鞍高架橋樁基最近處區段為研究對象，以場地工程地質條件為基礎，提出了施工過程中應采取的主要措施與對策建議。

圖1海泊橋站位置及平面布置示意圖

2 場地工程地質條件

2.1 地形地貌

擬建場地工程地質分區主要為構造剝蝕區及河流侵蝕堆積區，其中起點至里程K39+436為河流侵蝕堆積區，地貌類型主要河流侵蝕堆積一級階地，地形較為平坦，地面高程 7.5 m～8.8 m；里程K39+436至終點為構造剝蝕區，地貌類型主要為剝蝕斜坡，地形起伏不大，地面高程 8.5 m～9.4 m。沿線兩側多為樓房建筑，且站點北側下穿杭鞍高架橋，地面條件較為復雜。

2.2 地層巖性

圖2車站地層巖性示意圖

通過勘察取芯揭示，本車站中微風化巖體多較破碎，部分地段節理裂隙密集發育，如圖3、圖4所示。

圖3 中風化巖體

圖4 微風化巖體

2.3 場地地質構造

本車站斷裂構造不發育，僅局部揭露次生構造破碎帶。根據區域地質資料，場地東南側 2 km～5 km范圍內依次發育有伏虎山斷裂、青島山斷裂、關山斷裂，上述斷裂帶均為滄口斷裂的派生斷裂，形成于中生代末期，具多期活動的特征，但活動輕微，從地震年表上，包括斷裂帶位置的該區近百年來未發生過六級以上的地震，近期的地震紀錄沒有明顯活動性表現。各斷裂詳細特征如表1所示。

青島地鐵1號線海泊橋站主要影響斷裂一覽表 表1

受區域主斷裂及上述斷裂影響，本車站局部地段發育有構造破碎帶，通過勘察中鉆孔揭示情況，場區次生構造破碎帶巖體受強烈擠壓作用脆性破裂成碎塊和砂土狀，原巖為花崗巖，礦物蝕變現象明顯，局部夾有數厘米寬的泥狀錯碎物，形成風化深槽。

2.4 水文地質條件

場地水文地質單元為河流階地松散巖類孔隙水、基巖裂隙水分布區及低山丘陵松散巖類孔隙水、基巖裂隙水分布區，該站地下水類型主要為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水。

第四系孔隙潛水水位埋深2.30 m～3.50 m，水位標高 4.84 m～6.83m，主要賦存于第①層素填土及第⑤、⑨層中、粗砂，主要接受側向逕流及大氣降水補給，以側向逕流、人工開采方式排泄；由于場區近青島市內主河流-海泊河，砂層水量較大，有穩定的地下水位。

基巖裂隙水分為風化裂隙水和構造裂隙水。風化裂隙水與第四系孔隙水密切相關，主要賦存于強風化帶，地下水徑流深度較大，徑流方向復雜。該層滲透性較小，呈似層狀分布于地形相對低洼地帶，水量及給水度均較小，水位埋深 3.60 m～4.50 m，水位標高 3.59 m～6.08 m，水位不甚連續。構造裂隙水主要賦存于中風化和微風化基巖構造破碎帶、節理裂隙密集帶中，呈脈狀、帶狀產出，主要接受相鄰導水構造通過側向補給及上層地下水或大氣降水的補給，其分布、水量、逕流方向及承壓性也受巖體導水和阻水構造控制，由于巖體中上述構造分布的不均勻性及復雜性，構造裂隙水的上述特征也表現為相應的復雜性和不均勻性。

3 地鐵施工對橋樁的影響分析

杭鞍高架橋為青島東西主干道，交通量非常大，根據搜集到的建(構)筑物資料顯示，橋梁建于2000年左右，上跨海泊橋車站處為三跨連續梁結構，基礎采用樁基，樁基類型為端承樁，樁基直徑為 1.5 m，樁長約 17 m，樁基基底嵌入中風化巖 2.0 m，單樁荷載按 8 000 kN考慮，變形容許值不大于 5 mm，樁基距離暗挖車站拱頂最近水平距離為 1.6 m，地鐵線路設計方案經過多次論證仍無法規避。車站暗挖段采用礦山法施工，主體結構埋深 11.5 m～12.4 m，開挖寬度最大處約 26.1 m，開挖高度 19.4 m。暗挖車站側穿樁基段地層自上而下依次為：第四系素填土，厚度約 2.0 m，第四系全新統沖洪積粉質黏土層，厚度約 5.0 m，第四系全新統沖洪積中粗砂層，厚度約 4.0 m，下伏強、中、微風化巖，地下水類型為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，第四系潛水主要賦存于中粗砂層，地層滲透性較好，水量較大，基巖裂隙水與第四系潛水密切相關，受區域構造影響賦水性與滲透性相對復雜和不均勻。隧道開挖過程中，將使周圍巖土體的應力環境發生很大變化，施工過程中圍巖應力釋放后產生的位移，將造成較大范圍的巖土體變形，另外在施工過程中如地下水控制措施不當，有可能導致地下水水位下降，造成巖土體強度降低，極易誘發掌子面失穩、圍巖塌方等事故，嚴重影響橋梁樁基的穩定；由于隧道與高架橋樁基的距離非常近，控制爆破對樁基的振動要求非常高，防止振動對樁基造成影響。地鐵隧道穿越高架橋施工，必須安全順利通過，既不能阻斷交通，又要保證行車安全，不出任何安全事故，也不能損害既有樁基。

4 主要施工措施與對策建議

4.1 車站暗挖段加固措施建議

為保證地鐵施工及運營期間橋梁的安全，車站暗挖段必須采取強而有效的支護措施，隧道開挖過程中主要通過第四系中、粗砂、強～微風化花崗巖及花崗斑巖及煌斑巖，隧道拱頂距第四系地層距離較小或直接位于第四系地層中，地層富水性與透水性弱～強，水量較大，隧道圍巖等級為Ⅵ級，可考慮進行地面高壓旋噴輔助注漿止水，洞內采用止水帷幕注漿；其余地段地下水富水性整體較貧，建議初支采用格柵鋼架+超前錨桿+鎖腳錨桿錨噴支護方式，在構造裂隙發育地段透水性相對較好，水量可能相對較大，但匯水條件相對較差，隧道開挖過程中，此地段可能出現潮濕狀～點滴狀淋水，局部發育節理密集帶位置巖體較破碎，圍巖透水性中等～強，隧道開挖施工過程中，如遇水量較大、圍巖破碎、穩定性差的情況，應考慮采取加強支護措施，可增加超前錨桿或超前小導管注漿支護等輔助措施來進行支護。

地面高壓旋噴注漿宜加固車站拱頂上方不小于 5 m地層，洞內采用超前小導管及大管棚支護(如圖5所示)，最大限度保護圍巖，充分發揮圍巖自身承載力，每步開挖采用小導管注漿進行加固，隧道施工期間應嚴格按“短進尺、弱爆破、早封閉、勤量測”的12字方針進行施作，以確保施工安全。

4.2 側穿杭鞍高架橋樁基工程措施建議

根據勘察揭示的地質情況和車站的設計方案，建議采用雙排錨桿樁對橋樁進行隔離加固，在隧道與橋樁之間打設鋼管樁，鋼管樁長度 24 m，間距 0.75 m，樁內注水泥漿加固；開挖施做初期支護后及時打設三排預應力錨索控制隧道及橋樁底部位移，可采用3束鋼絞線錨索，長度 10 m，間距按 4 m考慮，錨索施工時應避開鋼管樁及樁基，洞內開挖前采用帷幕注漿對拱頂范圍軟弱圍巖進行加固，保證巖土體的完整堅固，開挖后及時施做初支并施做預應力錨索控制變形(如圖6所示)。同時，施工期間應嚴格控制爆破，做好超前地質預報。

圖6橋樁隔離加固方案示意

4.3 控制爆破開挖對策

為減少爆破振動對橋樁的影響，控制爆破開挖顯得尤為重要。建議爆破采用淺孔弱爆破開挖，遵循“短進尺、弱爆破、多循環”的原則。開挖掏槽方式建議采用楔形掏槽，未進入橋樁時，在現場進行爆破試驗，鉆孔深度1m，并監測爆破振動速度，以確定最大裝藥量及炮眼的布置方案，要求爆破振速≤10mm/s。同時，可在靠近樁基一側隧道周邊沿輪廓線環向設置一排減震孔，減震孔間距按30cm考慮，采用潛孔鉆機水平鉆進，減震孔的設置可減少爆破沖擊對樁基的擾動。

4.4 加強監控量測建議

施工期間必須加強監控量測，做到信息化施工，及時反饋設計及施工，調整和修改設計參數，以確保隧道和樁基安全可靠。為此，建議進行洞身拱頂下沉、凈空收斂、鋼筋格柵內力、爆破振動、地表沉降等監測，對開挖圍巖、掌子面進行地質編錄及洞內外觀察。

5 結 語

青島地鐵1號線海泊橋站地質條件復雜、地下水發育、暗挖段側穿高架橋樁基，這給設計和施工帶來了一定的難度。本文通過對場地工程地質條件及地鐵施工對樁基影響的分析評價，提出了對拱頂砂層進行地面高壓注漿，洞內采用超前小導管及大管棚支護，采用錨桿樁對橋樁進行隔離加固，控制爆破開挖，加強監控量測等措施建議，以指導設計和施工，也可作為同類工程的參考。

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