近接距離上跨既有線區(qū)間明挖基坑施工技術(shù)

周錫兵

摘 要：成都軌道交通高速建設發(fā)展的過程中，新建與既有的地鐵線路近接工程施工成為最大的安全風險問題之一，在施工中因降水、卸載等過程隧道本身外界條件變化，受力狀態(tài)亦產(chǎn)生改變，內(nèi)力重新分布，最大的風險為卸載后隧道反壓力不足而引起的上浮或者下沉將會導致隧道自身結(jié)構(gòu)過度變形、沉降甚至開裂等破壞，更會降低整個路網(wǎng)的運營能力。故在面臨既有線近接距離基坑開挖施工中既要滿足既有線結(jié)構(gòu)受力安全，又要達到施工方案快速實施，以提高結(jié)構(gòu)作用實踐的安全穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：近接工程;上跨或下穿;既有線隧道;安全

1 工程概況

成都西站（原成都西站）為成都軌道交通9號線一期工程第12個車站，車站位于武青北路與萬卉三路交叉路口北側(cè)，南北向布置，周邊主要建筑有：車站東側(cè)為國鐵成都西站及綜合交通樞紐，小里程端東南側(cè)臨近既有4號線（已運營）車站及區(qū)間。9號線F2號出入口與既有4號線成都西站-中壩站區(qū)間呈93.24°垂直跨越，跨越長度基坑方向長30 m，基坑寬度7.5 m;區(qū)間隧道拱頂距地面9.62 m，F(xiàn)2號出入口基坑底板距地面7.82 m，跨既有線上方基坑底距既有線隧道1.72 m。

根據(jù)實地地質(zhì)調(diào)繪以及鉆探揭露成果資料，F(xiàn)2號出入口施工范圍地質(zhì)自上而下分部為：雜填土、卵石土（稍密）、卵石土（中密）、卵石土（密實）。附屬底板位于土層交界處大部分主要位于<2-9-4>密實卵石層中，局部結(jié)構(gòu)位于密實卵石及雜填土中;工程年平均水位變幅1.2 m～3.5 m，地下水平均埋深約5.2 m。

2 出入口近接既有線隧道方案

2.1 上跨既有線方案思路

成都西站位于交通樞紐要道，車流量大，F(xiàn)2號出入口橫跨主干道，受控因素多，制約條件復雜。既有4號線成都西站-中壩站區(qū)間與基坑底距既有線隧道僅1.72 m，既有線保護施工難度大[1]。為確保施工及既有線安全，按照以下思路進行方案設計：

（1）跨4號線既有區(qū)間基坑，本附屬在4號線區(qū)間左右線前后5 m范圍內(nèi)均采用人工挖孔樁布置，挖孔工程中應仔細定位控制樁身垂直度，不得超挖。

（2）施工前對開挖范圍進行降水，避免覆土荷載減少后隧道上浮;對主體與盾構(gòu)隧道間土體加固，減小施工過程中隧道隆起位移;土體開挖至距基坑底3.5 m時，分段分臺階人工開挖，降低相鄰管片的差異沉降[2];開挖至基坑底后立即施作反壓荷載，避免卸載后土體回彈引起的管片上浮。

（3）附屬基坑施工過程中既有區(qū)間需采用實時自動化監(jiān)測設備，隨時監(jiān)控既有區(qū)間情況。

（4）施工過程中應注意對區(qū)間結(jié)構(gòu)的保護，基坑周邊堆載不得超過20 kPa。

（5）施工前做好應急預案的編制，以應對各種危及區(qū)間結(jié)構(gòu)安全的突發(fā)情況。

2.2 F2號出入口分段方案

F2號出入口上跨4號線既有線，根據(jù)設計要求F2口施工分3序開挖施做;工藝流程為：先期施作Ⅰ號基坑，此部分包含F(xiàn)2口工作豎井及F1口;再進行Ⅱ號基坑施工，此部分開挖前需完成地面注漿加固施工;最后進行Ⅲ號基坑施工。

（1）Ⅰ號基坑施工：交通疏解打圍→圍護結(jié)構(gòu)施工→管棚施工區(qū)域兩端工作豎井開挖→管棚施工/F1口剩余土方開挖→主體結(jié)構(gòu)施工。

（2）Ⅱ號基坑施工：交通疏解打圍→地面注漿加固/人工挖孔樁施工→土方分層開挖、階梯開挖→主體結(jié)構(gòu)施工。

（3）Ⅲ號基坑施工：交通疏解打圍→圍護結(jié)構(gòu)施工→土方開挖→主體結(jié)構(gòu)施工。

2.3 Ⅱ號基坑上跨既有線保護方案

為加固上跨既有線范圍Ⅱ號豎井基底穩(wěn)定性，避免在基坑開挖卸土后既有線隧道變形，在保證施工水位位于4號線隧道底部以下后在Ⅱ號豎井范圍先進行土體加固，后于基底與既有線隧道間先打設水平大管棚作為抗浮加固措施。

待大管棚施作完成后，再進行跨既有線部分土方的開挖，該部分土體采用分層開挖的方式，每次開挖深度為2 m（或開挖至支撐下0.5 m），開挖的同時破除端頭兩側(cè)的端頭樁，基坑開挖至第二道撐下0.5 m處后停止開挖進行地層土體注漿，剩余土體進行階梯開挖，階梯開挖應先開挖區(qū)間正上方2 m范圍土體，立刻施作通道底板結(jié)構(gòu)，待結(jié)構(gòu)達到設計強度后在底板上配重進行反壓（壓力應不小于20 kPa），隨后向兩側(cè)豎井方向繼續(xù)階梯開挖，每次階梯開挖范圍不得大于2 m。

開挖過程中加強水位監(jiān)測工作，確保水始終處于既有4號線隧道底部位置（地下16 m）。

反壓配重采用底面為0.5 m×0.5 m，高為1.0 m的預制C20混凝土塊（壓力為23 kPa），待跨既有線部分底板施作完成并達到設計強度后將混凝土塊吊裝至配重區(qū)域進行滿鋪[3]。

采用邁達斯-GTS NX軟件對開挖工況進行模擬分析，模型的寬度長度均為開挖基坑長寬的3倍，模型高度為地面至拱底+拱底以下3倍D（D為區(qū)間直徑），基坑底距離區(qū)間拱頂為1.8 m。

根據(jù)分析，本方案在第一序開挖時4號線區(qū)間最大水平位移為1.4 mm， 豎向位移為6.7 mm，在基坑開挖最后一序4號線區(qū)間水平位移為1.3 mm，4號線區(qū)間豎向位移為5.5 mm，按此方案實施可控制結(jié)構(gòu)變形。

2.4 涉既有線地層注漿加固方案

為了加強既有4號線的保護工作，在跨既有線上方土體開挖至第二層支撐下0.5 m后對基坑土體進行注漿加固，確保土方開挖期間既有線安全。其中注漿加固注漿管采用Φ48，t=3.25 mm袖閥管，間距1 000 mm×1 000 mm垂直打設，梅花型布置，共196個注漿孔，空樁范圍為地下7.475 m，注漿范圍為地下7.475 m～9.12 m。注漿漿液為普通水泥漿液，注漿參數(shù)：水泥漿液水灰比0.8：1～1：1，注漿壓力：采用0.2 MPa，加固后土體無側(cè)限抗壓強度不小于0.8 MPa。

3 結(jié)論

通過本工程的施工，有以下結(jié)論可供參考：

（1）在富水卵石地層內(nèi)施工前對開挖范圍進行平行降水，保證水位位于隧道底部下可有效避免覆土荷載較少后隧道上浮;

（2）基坑結(jié)構(gòu)開挖前采用管棚和地基加固方式對主體與盾構(gòu)隧道間土體加固，可以減小施工過程中隧道隆起位移;

（3）土體開挖至一定深度時，采用分段分臺階法開挖，能降低相鄰管片的差異沉降;

（4）開挖至基坑底后立即施作反力機構(gòu)，可避免卸載后土體回彈引起的管片上浮。

參考文獻：

[1]王景山.明挖基坑開挖卸荷對運營地鐵隧道隆起變形影響研究[J].路基工程，2020（6）：145-150.

[2]路紅春.地鐵明挖基坑施工安全風險分析與應對對策[J].中國設備工程，2020（21）：22-23.

[3]劉迪迪.明挖基坑上跨既有運營地鐵隧道施工關(guān)鍵技術(shù)與實踐[J].工程建設，2020，52（7）：68-73+78.