地鐵明挖車站局部下穿既有建筑物施工技術(shù)探究

馮壯

中鐵上海工程局集團(tuán)華海工程有限公司 上海 201100

引言

在地鐵車站施工中廣泛利用明挖法，因?yàn)槔妹魍诜ň哂休^高的施工效率，而且有利于控制施工質(zhì)量，同時(shí)整體投資比較低，但是在實(shí)際施工中地面拆改會(huì)帶來負(fù)面影響。在地鐵線路的影響下，雖然只需占用小面積的房屋，但是需要整體拆除建筑物，因此增加了施工投資，同時(shí)會(huì)延長施工時(shí)間，無法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完工。因此在地鐵車站施工中如果需要下穿既有建筑物，需要改變明挖法為暗挖法，在最大程度上保護(hù)既有建筑物。

1 概述地鐵明挖車站施工技術(shù)

1.1 特點(diǎn)

地鐵明挖車站技術(shù)指的是挖除部分巖體和土體，在完成主體結(jié)構(gòu)施工之后再回填。在實(shí)際施工中，施工單位需要重點(diǎn)關(guān)注地下水位降低和土方開挖以及邊坡支護(hù)等技術(shù)。明挖車站具有較多的優(yōu)勢，具有較高的施工效率，而且可以控制施工質(zhì)量和施工造價(jià)，因此地鐵明挖施工技術(shù)應(yīng)用頻率比較高，但是這種方法也存在不足之處，需要保障施工場地面積符合施工要求[1]。

1.2 優(yōu)點(diǎn)

分析地鐵工程施工，主要是利用明挖法和暗挖法，通過比較這兩種施工方法，明挖法具有突出的優(yōu)點(diǎn)，有利于保障工程質(zhì)量，同時(shí)可以合理控制成本，而且可以同時(shí)完成相關(guān)配套設(shè)施。

2 概述明挖基坑臨近房屋施工

2.1 合理劃分明挖和暗挖分界線

結(jié)合地鐵車站施工特點(diǎn)，需要在具有房屋影響下的車站結(jié)構(gòu)施工過程中利用暗挖法，不僅可以優(yōu)化明挖基坑形狀，同時(shí)可以提高整體基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。但是因?yàn)榘低谑┕こ杀据^高，為了節(jié)省投入資金，需要嚴(yán)格控制暗挖工程的規(guī)模，因此減少施工量。在明確暗挖和暗挖分界線的過程中，首先確定隔離樁施工中，機(jī)械設(shè)備需要的施工空間。其次需要控制冠梁底部，促使冠梁底部在基礎(chǔ)45°擴(kuò)散角之外，避免因?yàn)槭┕ば袨橛绊懙浇ㄖ锘A(chǔ)質(zhì)量。再次在實(shí)際施工中會(huì)產(chǎn)生施工縫，需要在受力較小的部位設(shè)置施工縫，合理簡化明挖和暗挖結(jié)合位置的結(jié)構(gòu)。最后需要合理減小暗挖施工范圍，合理預(yù)留施工空間，并且可以降低施工成本，同時(shí)有利于降低安全問題發(fā)生率。

2.2 控制明挖施工沉降量

施工單位需要加強(qiáng)明挖施工過程，例如需要控制冠梁施工和基坑開挖以及支撐拆除等環(huán)節(jié)。同時(shí)在明挖施工過程中還要合理預(yù)留暗挖結(jié)構(gòu)施工的連接部位。

在圍護(hù)樁施工中需要利用旋挖鉆機(jī)設(shè)備，在實(shí)際施工中需要加強(qiáng)控制泥漿護(hù)壁的施工質(zhì)量，避免因?yàn)榘l(fā)生塌孔問題影響到房屋基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。完成圍護(hù)樁施工之后需要開展冠梁施工，在冠梁層利用主要是利用混凝土的支撐作用。混凝土支撐結(jié)構(gòu)可以承受雙方受力，有利于控制基坑變形問題。在完成支撐施工之后，可以落實(shí)角部支撐施工，因此利用支撐承擔(dān)陽角方向的力，避免陽角發(fā)生變形問題。在斜撐施工過程中，需要提高圍檁結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性和可靠性，合理傳遞斜撐軸力[2]。

在基坑開挖階段，施工單位需要合理協(xié)調(diào)開挖施工和支撐施工，在開挖的同時(shí)開展支撐。在明挖施工過程中，在結(jié)構(gòu)施工過程中需要有序拆除支撐，有效平衡基坑支護(hù)體系的受力性。完成明挖結(jié)構(gòu)施工之后，需要分層夯實(shí)填土回填到地面之后，施工單位可以開展暗挖破樁施工工作，利用回填土方限制反壓頂板和上樁。

2.3 沉降控制輔助手段

地鐵車站施工過程中可能會(huì)引發(fā)建筑物結(jié)構(gòu)變形或者開裂等，這是因?yàn)椴煌Y(jié)構(gòu)之間存在差異性變形。在基坑開挖之前，需要在房屋周圍設(shè)置袖閥管，通過注漿優(yōu)化加固效果。在開挖過程中需要及時(shí)開展檢測工作，利用袖閥管及時(shí)補(bǔ)充漿液，因此提高整體建筑物的穩(wěn)定性。

3 暗挖初支施工

用暗挖法的過程中，需要挖出建筑物基礎(chǔ)下部的土體，從而引發(fā)建筑物基礎(chǔ)下沉問題，影響到建筑物的安全性，這就需要利用初支施工技術(shù)處理這一問題，以下是暗挖初支的主要施工要點(diǎn)。

3.1 合理選擇施工技術(shù)

建筑物具有不同的結(jié)構(gòu)，施工人員需要全面分析整體結(jié)構(gòu)，確定主要承重墻，并且分析暗挖施工過程中很容易受到影響的部位，重點(diǎn)支護(hù)影響最大的墻體，因此提高建筑物的穩(wěn)定性。在實(shí)際施工之前，施工單位需要明確暗挖寬度，為了控制地面沉降問題，需要合理劃分大洞為不同的小洞，利用CRD法完成開挖工作。結(jié)構(gòu)頂覆土直接影響到初支施工質(zhì)量，如果覆土厚度比較小，將會(huì)限制初支頂部的起拱，需要利用平頂初支結(jié)構(gòu)。為了優(yōu)化整體支護(hù)效果，施工單位可以在承重墻下方設(shè)置CRD中隔壁位置，有利于提高支護(hù)剛度。

3.2 暗挖結(jié)構(gòu)受力體系和節(jié)點(diǎn)施工

施工單位需要利用明挖結(jié)構(gòu)的預(yù)留鋼筋接駁器連接二襯鋼筋和明挖結(jié)構(gòu)，此外利用混凝土剪力槽提高混凝土的抗剪力，因此形成閉合性受力體系。為了保障初支體系受力性，在暗挖頂部利用格柵連接點(diǎn)。為了提高明挖結(jié)構(gòu)臨時(shí)體系的質(zhì)量，在暗挖結(jié)構(gòu)施工之前，施工單位需要精確明挖結(jié)構(gòu)梁柱的部位，和格柵等間距設(shè)置工字鋼，為整體結(jié)構(gòu)設(shè)置臨時(shí)支撐。在格柵底部連接格柵和圍護(hù)樁鋼筋，有利于固定格柵端部[3]。

3.3 建筑物保護(hù)輔助方式

利用明挖法開挖的過程中，施工單位需要結(jié)合實(shí)際情況合理選擇輔助方式有效保護(hù)建筑物。如果利用平頂結(jié)構(gòu)的初支結(jié)構(gòu)，在實(shí)際施工中可能會(huì)產(chǎn)生地面坍塌事故，因此需要在拱頂部位設(shè)置雙層管棚。針對粉細(xì)砂地層，施工單位需要利用深孔注漿方式發(fā)揮出支護(hù)作用，可以提高土體的黏聚力。

3.4 開挖順序

初支施工主要包括超前支護(hù)和分部開挖兩部分，在分部開挖過程中，破除隔離樁的過程中將會(huì)引發(fā)房屋沉降。利用CRD法需要開挖8個(gè)導(dǎo)洞，以下是具體的開挖順序：

3.4.1 在開挖之前需要設(shè)置管棚，施工單位需要利用雙層長管棚支撐上部土體，在管棚施工之前，施工單位需要利用合金水鉆在樁上開孔，不能直接切斷樁體，同時(shí)利用樁體圍護(hù)周邊土體。利用螺旋鉆成孔措施，可以有效擠密土體，有效控制房屋沉降問題。在實(shí)際施工中盡量不選擇高壓風(fēng)水類設(shè)備，否則將會(huì)引發(fā)土體流失。在管控部位需要利用跳孔腮紅膏方式，間隔要超過5個(gè)孔。在單孔成孔之后，施工單位需要落實(shí)注漿填充工作，不能在多孔成孔之后再落實(shí)為注漿工作。

3.4.2 在開挖過程中，施工單位首先在施工正陽居的下部開挖①②號洞，隨后再開挖③④號洞。在③④⑦⑧導(dǎo)洞施工過程中，需要破除明挖圍護(hù)樁。切斷③號洞樁將會(huì)影響到整體受力體系，再加上破樁點(diǎn)位和房屋之間距離較近，因此將會(huì)增大擾動(dòng)影響，因此需要利用靜力措施，因此控制施工震動(dòng)，有利于控制房屋沉降問題。

3.4.3 在切斷③號導(dǎo)洞樁之前，施工單位應(yīng)該在明挖頂板部位預(yù)留鋼筋接駁器，破除圍護(hù)樁之后，露出明挖預(yù)留的接駁器之后，可以連接接駁器和接長鋼筋，隨后再有序連接格柵結(jié)構(gòu)。

4 暗挖二襯施工技術(shù)

暗挖下穿既有建筑物的過程中，將會(huì)擾動(dòng)建筑物，從而引發(fā)建筑物基礎(chǔ)沉降問題，為了控制這一問題，施工單位需要采取針對性的施工措施合理控制沉降問題。

4.1 初支拆除和二襯施工控制方式

初支破除和二次施工環(huán)節(jié)將會(huì)直接影響到結(jié)構(gòu)體系施工，因此在體系轉(zhuǎn)換階段施工單位需要分部拆除臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，在實(shí)際拆除過程中利用永久襯砌代替臨時(shí)支護(hù)體系。在實(shí)際施工過程中，施工單位要注意及時(shí)代替支撐結(jié)構(gòu)，在最大程度上減少拆除量，分部將初支結(jié)構(gòu)有序破除。在二襯施工中需要利用滿堂支架，等到混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求之后，施工單位可以利用滿堂支架和新澆結(jié)構(gòu)作為整體承力結(jié)構(gòu)。在中間倉施工過程中，施工單位首先需要開展結(jié)構(gòu)底部施工，將會(huì)影響到底部結(jié)構(gòu)部分破除工作，有利于減少破除時(shí)間。而且可以組合沒有破除的初支結(jié)構(gòu)和混凝土為板梁結(jié)構(gòu)，有利于支撐上部位置[4]。

4.2 防水節(jié)點(diǎn)預(yù)留技術(shù)和處理技術(shù)

在防水體系中，在明挖側(cè)墻需要利用膨潤土防水毯，在頂板部位需要利用聚氨酯涂膜，有利于優(yōu)化防水效果。為了優(yōu)化防水效果，在明挖施工過程中需要預(yù)留防水節(jié)點(diǎn)，在明挖施工過程中主要是利用EDB防水板。針對明挖和暗挖之間的連接部位，這一部分防水效果比較弱，施工單位需要利用針對性的施工措施優(yōu)化防水施工效果。完成明挖結(jié)構(gòu)和暗挖初支施工之后，施工單位需要有序開展防水施工和二襯施工。在明挖側(cè)墻結(jié)構(gòu)中用防水毯，整體施工時(shí)間相對較長，如果水分充分浸泡了防水毯，將會(huì)影響到防水毯的防水效果，因此需要利用防水材料防護(hù)防水毯。暴露防水層之后將會(huì)增加影響因素，施工單位需要利用硬質(zhì)防水材料，例如可以利用鐵皮材料。在暗挖施工過程中，需要有效搭接防水板和防水毯，控制搭接長度在20cm以上。在頂部利用聚氨酯涂膜，但是這種材料很容易產(chǎn)生損壞問題，如果發(fā)生損壞問題將會(huì)增加預(yù)留搭接難度，因此在明挖部分需要組合利用防水板和涂膜。防水施工的薄弱點(diǎn)為接槎部位，施工單位需要利用雙道遇水膨脹止水膠加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)施工，在施工過程中需要預(yù)埋注漿管，完成施工之后需要注入水泥墻發(fā)揮出補(bǔ)強(qiáng)作用。

4.3 施工監(jiān)測

如果房屋基礎(chǔ)產(chǎn)生差異沉降，將會(huì)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形開裂問題。在房屋監(jiān)測過程中，需要加大力度監(jiān)測基礎(chǔ)沉降變形，同時(shí)需要監(jiān)測墻體垂直度，確定墻面是否存在裂紋問題。在明挖基坑施工之前，施工單位需要合理布置測點(diǎn)，全面觀測明挖和暗挖施工過程。

施工單位需要根據(jù)專業(yè)房屋評估機(jī)構(gòu)的評估結(jié)果確定房屋沉降指標(biāo)，同時(shí)需要結(jié)合結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)和施工工藝等明確沉降指標(biāo)。對比普通磚混結(jié)構(gòu)，梁跨結(jié)構(gòu)的差異沉降比較大，需要結(jié)合各方面因素設(shè)置房屋最大沉降量，同時(shí)需要合理分解明挖階段和初支階段以及二襯階段等。在實(shí)際施工中需要加強(qiáng)巡視和監(jiān)測房屋，如果發(fā)現(xiàn)特殊情況，施工單位需要立即調(diào)整工作指標(biāo)和參數(shù)。

在明挖過程中，施工單位需要提高開挖控制力度，同時(shí)需要利用袖閥管注漿措施，嚴(yán)格控制沉降在5mm范圍內(nèi)。在暗挖初支施工中，如果暗挖覆土比較淺，將會(huì)影響到回填注漿的封閉壓力，在開挖之后房屋結(jié)構(gòu)的土體將會(huì)變得松弛，不利于抬升房屋基礎(chǔ)。并且在地面冒出注漿壓力漿液，也不利于抬升房屋基礎(chǔ)。在多導(dǎo)洞開挖過程中，在封閉掌子面之前將會(huì)在導(dǎo)洞掌子面流出注漿，不利于提高注漿壓力，同時(shí)不利于控制地表沉降。完成初支施工之后，而且在二襯施工之前，房屋仍舊會(huì)產(chǎn)生沉降，而完成二襯施工之后房屋并沒有產(chǎn)生明顯的沉降問題，因此突出二次襯砌施工的重要性。

結(jié)合所有的施工工序之后，有利于提高房屋沉降的穩(wěn)定性，在局部墻體可能會(huì)產(chǎn)生微小的裂縫，但是不會(huì)破壞整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。綜合分析沉降情況，在整體施工過程中，可以確定初支施工發(fā)揮著終壓的作用，因此在工程施工過程中，施工單位利用針對性的措施控制初支施工過程中回填注漿壓力，有效控制房屋沉降，進(jìn)一步優(yōu)化施工方法。

5 結(jié)束語

我國不斷提高地鐵工程建設(shè)速度，為了減少地鐵車站施工中的拆遷量，在地鐵車站施工中，施工單位需要結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整施工方法，不僅可以保障整體工程質(zhì)量，同時(shí)可以優(yōu)化工程建設(shè)效益。