地鐵車站施工對臨近建筑物保護方案的制定應用

楊 濤 （中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 100018）

1 工程簡介

1.1 車站概況

常州軌道交通1號線博愛路站為地下2層島式車站，總長195.6m，標準段底板開挖深度16.5m，南端頭開挖深度約18.0m，北端頭開挖深度約18.4m。標準段寬19.7m，端頭井寬23.8m。車站共設置4個出入口、2組風亭、1組冷卻塔，總建筑面積11734m2。

1.2 水文、地質情況

博愛路站基坑坑底位于⑤2粉砂、⑥3層粘土層中，開挖深度內以粉土、粉砂層為主。場地范圍內存在承壓水層，其中第Ⅰ層承壓水主要埋藏于⑤1、⑤2、⑤3、⑥4a、⑧2層粉土、粉砂中，水量較豐富。⑤層承壓水水位埋深為 3.00～6.10m，水位標高為1.84～-1.01m；第⑧層承壓水水位埋深為4.20～4.40m，水位標高為1.02～0.87m。第Ⅱ層承壓水主要埋藏于⑨2a粉土夾粉砂層中，本層承壓水埋深較深，前期勘察中認為對本工程無較大影響。

2 周邊建筑風險概述

本工程顯著難點為車站主體及附屬基坑距離周邊建筑較近，且周邊建筑多為上世紀80年代遷埋基礎、磚混式建筑，基坑開挖過程中基坑自身變形和房屋變形控制要求極高。該站周邊環(huán)境如圖1所示（含建筑物編號）。圖1中，①號建筑為14層商旅酒店，上世紀80年代建筑，高約50m，淺埋筏板基礎，基礎埋深約2m。其距離車站主體基坑基坑邊最近處約9.5m。②、③、④號建筑為老式磚混居民樓，上世紀70年底建筑，淺埋條形基礎，層高7/8層、6層、6層。距離車站主體基坑最小距離依次為8.9m、15.2m、17m。⑤、⑥號建筑為待拆遷居民樓及商用樓，也均為淺埋基礎、磚混結構形式[1]。

圖1 車站周邊建筑位置關系圖

3 建筑物保護措施的制定和實施

3.1 施工前的建筑物實地調查和不良地質補勘

①施工前，針對上述敏感建筑進行了實地調查，經(jīng)調查發(fā)現(xiàn)，①、②號建筑物使用年限較長，且為臨街商住兩用建筑，內部結構做了多次裝修、改造。③、④建筑為老式居民樓，樓內結構形式保持較好。⑤、⑥號建筑為待拆遷建筑，調查期間僅存少量商鋪在使用。車站主體施工期間將可能逐步拆除。根據(jù)使用功能、結構形式、安全距離及拆遷計劃等綜合評判，車站主體施工階段將以上建筑物保護按重要性劃分為3個等級，一級為①號建筑；二級為靠近南端頭井的②號建筑；三級為③、④、⑤、⑥號建筑。

②注重對勘察資料中不良地質和承壓水分布情況分析。經(jīng)對既有勘察資料進行查看，發(fā)現(xiàn)⑧2、⑨2a層間隔水層局部缺失，存在Ⅰ、Ⅱ層承壓水越流補給可能。施工前，組織進行了補勘，經(jīng)補勘證實⑧2、⑨2a層承壓水確存在局部越流補給情況[2]。

3.2 根據(jù)保護等級劃分制定相應措施

考慮車站施工對周邊建筑的累計影響，建筑物保護劃分為圍護結構施工、基坑開挖、附屬施工3個階段。針對每個階段可能產(chǎn)生的不利影響，采取了相應的技術措施，也充分考慮各階段前后關聯(lián)影響。

①車站圍護結構采用工字鋼接頭形式的地連墻。綜合前期實地調查和補勘，地連墻在可能存在越流補給的范圍進行了局部加深，隔斷對基坑穩(wěn)定存在影響的承壓水層。考慮地連墻成槽階段因塌方或縮頸等因素對臨近建筑的影響，以及后期滲漏風險，對①、②號建筑范圍地連墻采取三軸攪拌樁進行槽壁加固，加固深度至基坑底下1m。③、④號建筑側地連墻未考慮槽壁加固，但增設了墻縫止水旋噴樁。

②提高圍護結構支撐剛度，減小基坑開挖變形。臨近①號建筑范圍的地連墻增厚為1.0m（其他范圍為0.8m地連墻）。同時該范圍采用2道混凝土支撐+2道鋼支撐。鑒于第2道混凝土支撐施工施工時間較長，強度增長慢，在第2道混凝土支撐上部1m處設置1道臨時鋼支撐，控制過程變形。詳見圖2。

圖2 ①號建筑范圍基坑支護體系圖

③分坑開挖，減小基坑暴露時間。基坑設置2道中隔墻，施工中先開挖兩端基坑1#、2#基坑，結構封頂并達到設計強度后，再開挖中間3#基坑。詳見圖3。

圖3 分坑開挖示意圖

④附屬施工階段，附屬基坑距離建筑物距離更近，雖出入口基坑開挖較淺，但仍存在較大風險，因此在出入口臨近建筑物一側圍護結構均采用0.6m厚地連墻。

⑤應急儲備措施：①、②、⑤、⑥號建筑周邊預留袖閥管注漿措施，根據(jù)監(jiān)測情況，在必要時對房屋進行跟蹤補償注漿。

4 模擬計算與監(jiān)測數(shù)據(jù)對比

根據(jù)設計要求，本工程周邊建筑變形控制標準為：允許沉降≤15mm，沉降速率≤2mm/d，底板傾斜率≤0.002。經(jīng)有限元數(shù)值分析：主體基坑開挖期間，①號建筑（14層高商旅酒店）最大絕對沉降量約11.1mm，差異沉降值約2mm，底板傾斜率＜0.002。②號建筑（8層居民樓）最大絕對沉降量約12.2mm，差異沉降值約10mm，底板傾斜率＜0.002。至2017年4月車站主體封頂，①號建筑最大絕對沉降-8.26mm，差異沉降約9mm，底板傾斜率＜0.002。②號建筑最大絕對沉降-6.57mm，差異沉降約6.1mm，底板傾斜率＜0.002。施工期間變形發(fā)展與數(shù)值分析基本吻合。

5 結語

綜上所述，本工程2015年11月份開始進行圍護結構施工，2017年4月份主體結構全部封頂，開挖過程中圍護結構無滲漏、基坑及周邊建筑變形可控，完成了周邊建筑保護的任務。實踐證明，在城市中心區(qū)臨近老舊建筑物進行地鐵車站施工前，需全面深入調查建筑物實際狀況并進行充分評估，必要情況下對周邊地質進行必要補勘，以此為基礎進行系統(tǒng)的針對性保護措施設計。通過加厚、加深地連墻，增加墻縫止水措施、提高支撐強度，以及必要時的分坑施工對控制基坑自身穩(wěn)定和周邊建筑變形有著良好效果。但分坑施工對于規(guī)模較小的常規(guī)車站在一定程度上影響了整體工程進度，本工程較同等規(guī)模車站工期延長約6個月，并增加了結構施工周轉材料投入。