摘要：经济的快速发展推动着城市化水平和人们生活水平的不断提高，在这种情况下，城市中出现了越来越多的私家车，同时，城市聚集的人口也出现了逐年增多的情况，因此，就导致了城市交通拥堵，为了解决城市交通拥堵的问题，地铁成为了最佳的选择。地铁在运行过程中优势非常明显，其速度非常快，而且，载客量非常大，对环境带来的污染非常小，同时，在运行过程中安全性能够得到保证。地铁是一个综合体，在进行建设的时候，对其设计、施工设备以及施工工艺和材料都要进行重视，同时对其施工的精度要格外注意。在城市轨道交通地下线路中,采用明挖法施工的车站占车站总数的60%以上。明挖法有施工速度快,质量易保证,成本低等优势,但也有受地面拆改影响大的劣势。地铁大多穿越城市繁华区,周边建筑物的拆移协调难度大,费用高,对周边商业的影响也较大。由于受地铁线路的限制,很多情况下会出现仅占用房屋小部分面积却要对房屋整体进行拆迁,不但增加建设投资,而且影响施工工期,甚至影响整条线路的通车。将明挖车站局部改为暗挖法施工,避免房屋拆迁,不但可降低工程投资,且可保证工期、避免浪费。
关键词：地铁明挖车站；局部下穿；既有建筑物；施工技术
1工程概况
某地铁某明挖车站基坑东侧有一栋2层砖砌房屋“正阳居”,东西长21m,南北宽6m,伸入地铁车站主体基坑内3.65m。基础埋深约1m,为50cm厚砖墙+50cm厚28灰土垫层基础。墙体材料为红砖(小部分后加段为青砖),屋面为普通薄瓦,木质桁架,原木立柱。
该车站为地下双层岛式站台车站。结构标准段宽23.1~32.2m,总高14.79m。根据地势不同上覆土层略有起伏,下穿房屋处约为4.6m。由于车站线位已确定,下穿房屋不可避免。在房屋无法拆迁的情况下,为保证车站正常施工,需采取局部暗挖措施避免房屋拆迁。
2明挖基坑临近房屋施工
2.1明挖和暗挖分界点的确定
对房屋影响范围内的车站结构全断面实施暗挖,有利于明挖基坑形状规则,对基坑稳定性有利,但暗挖比明挖费用高,为节约成本应尽量减少暗挖工程量;且本站覆土厚仅4.6m,大面积暗挖施工也有一定难度,综合考虑应尽量减少暗挖工作量。确定隔离桩与房屋的距离需考虑的因素如下:(1)隔离桩施工机械的操作空间;(2)为减少隔离桩及冠梁施工扰动房屋基础,冠梁底应尽量位于基础45°扩散角之外;(3)隔离桩截断车站结构形成的施工缝应留设在受力较小的部位,使明暗挖结合节点结构简单;(4)为暗挖留出操作空间并尽量减少暗挖范围,以降低工程造价及施工风险。最终确定明暗挖交界面设在结构腋角以外位置,围护桩缘距房屋基础3m。为减少冠梁开挖对房屋基础的扰动,将冠梁顶提至地面。综合确定暗挖范围为宽6.85m,长约14m的区段。
2.2明挖施工的沉降控制
明挖施工从围护桩、冠梁施工,基坑开挖与支护,结构施工与支撑拆除,土方回填等过程进行控制。明挖施工还应做好与暗挖结构连接部位的预留。
围护桩采用旋挖钻机施工,该阶段的重点是控制泥浆护壁的质量,防止因塌孔影响房屋基础稳定。围护桩施工完成后开挖施作冠梁,冠梁层采用混凝土支撑。混凝土支撑可双向受力,有利于控制基坑阳角变形。其它部位先施工正对房屋的支撑,待支撑施工完毕后再施作角部支撑,以保证角部支撑沿阳角方向的力可被支撑承担,防止阳角向外变形。斜撑施工时围檩背后的抗剪蹬须坚实可靠,以保证斜撑轴力的传递。
基坑开挖过程中应协调开挖与支撑,保证随挖随撑。明挖施工中也应随结构施工逐步拆除支撑,时刻保证基坑支护体系的受力平衡。明挖结构施工完毕后分层将土夯实,回填至地面后方可进行暗挖破桩施工,以保证回填土方对顶板以上桩发挥限制反压作用。
2.3明挖施工的沉降控制辅助措施
造成房屋结构变形甚至开裂的主要因素是房屋各部分之间的差异变形。基坑开挖前应在房屋周边设置袖阀管进行注浆加固,开挖过程中应根据监测情况,利用袖阀管及时对房屋周边进行补浆以控制沉降。
3暗挖初支施工
3.1房屋结构分析及施工工法选择
临近基坑侧的房屋“正阳居”由一个坡屋顶和两个附属三角结构组成,支撑屋顶三角桁架的两道立墙为主要承重墙,而西侧墙体位于暗挖结构之上,是受暗挖影响最大的部位,因此在暗挖设计方案时须加强对该墙体的支护。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于暗挖宽度达7m,为减少地面沉降,将大洞划分为小洞,采用CRD法开挖。由于结构顶覆土仅厚4.6m,对初支顶部起拱限制较大,因此采用平顶初支结构。为加强对房屋西侧墙的支护,将CRD中隔壁的位置设置在西端墙以下,以增加支护刚度。
3.2暗挖结构受力体系及节点做法
暗挖部分的初支及二衬均为E字形结构。二衬钢筋通过明挖结构的预留钢筋接驳器与明挖结构相连,通过预留的混凝土剪力槽增强混凝土的抗剪能力,形成闭合的受力体系。为保证初支体系的闭合及结构受力,在暗挖顶部位置采用在明挖结构顶板预留格栅连接点的做法。为加强明挖结构临时体系的强度,在暗挖结构完成前,对应明挖结构梁柱的位置,按500mm(与格栅等间距)设40号工字钢做结构的临时支撑。在格栅底部,连接格栅与底部围护桩钢筋,以保证格栅端部固定。
3.3房屋保护的辅助措施
确定暗挖开挖工法后,结合工法、支护结构及地层条件采取辅助措施。由于初支结构为平顶结构,为防止地面坍塌,在拱顶上设双层管棚。为防止其在粉细砂地层中坍塌并加大土体粘聚力,采用深孔注浆对粉细砂层进行支护。
3.4开挖顺序
(1)开挖前先施作管棚,用双层长管棚对上部土体形成支撑。施作管棚前用合金水钻在桩上开孔,注意不能直接切断桩体,以保证桩对正阳居周边土体的围护作用。采用螺旋钻成孔可对土体产生一定挤密作用,减少房屋沉降。应避免使用高压风水类的钻进设备,以减少土体流失。管棚应跳孔施作,施作间隔在5个孔以上。单孔成孔后即下管注浆填充,不得待多孔成孔后统一注浆。
(2)开挖时先施工正阳居下部的12号洞,再施工3(4)号洞。在3(4)(7)(8)号导洞实施的同时破除该排明挖围护桩。其中3号洞桩的切断对整体受力体系产生的影响最大,且破桩的点位距房屋基础最近,扰动最大,故应尽量采用静力措施减少震动,以减小房屋的沉降。
(3)切断3号导洞桩前,在明挖顶板以上预埋钢筋接驳器。围护桩破除后原明挖预留接驳器露出,在接驳器中连接接长钢筋,再与格栅连接。
4暗挖二衬施工
4.1初支拆除及二衬施工控制
初支拆除与二衬施工关系到最终结构体系的完成,在体系转换期间分部拆除临时支撑,以永久衬砌逐步代替临时初支结构。施工时应遵循尽量少拆除和及时支撑的原则,将开挖方向14.7m初支结构破除,分三段进行。先施作中间仓的二衬结构,该段结构宽5m,每侧预留80~100cm,防水及结构甩槎也同期破除,两边每侧保留约4m初支。二衬采用满堂支架,在二衬混凝土达到设计强度前,满堂支架与新浇结构共同形成新的承力结构。各段破除及二衬施工分以下3步进行:(1)拆除部位1,施作永久结构I;(2)拆除部位2,施作永久结构II;(3)拆除部位3,施作永久结构III。
按以上步骤,在中间仓施工时施作结构底板,仅破除影响底板的部分。这样可缩短破除时间,保证及时施作底板,且上部未破除初支结构与两侧混凝土结构可形成空间混凝土板梁结构,仍对上部有支撑作用。同理,第二步破除也仅破除影响结构施工部位,以减小初支拆除对整体结构的减弱程度,保证施工安全并保护房屋。中间仓第三步初支拆除完毕,结构施工完成后可对房屋下部形成有效支撑体系。中间仓宽5m完成后加上上部初支结构及管棚结构对下部支撑力的扩展效应,已对房屋基础部位形成了较有效的支护。
4.2防水节点的预留和处理
(1)在防水体系中,明挖侧墙采用膨润土防水毯,顶板采用聚氨酯涂膜防水。暗挖的防水层为ECB防水板。施工中应做好明挖防水的预留,处理好暗挖防水与明挖防水的搭接和防水薄弱节点的加强。
(2)从明挖结构施工完毕到暗挖初支施工完成开始防水及二衬施工,明挖侧墙采用的防水毯经历时间较长,易受外界水分浸泡而失效,因此预留的搭接槎应采用塑料等防水材料将预留防水毯卷裹防护。在防水层暴露期间受破桩及初支开挖等外界扰动,应采用铁皮或其它硬质材料防护。在暗挖二衬施工前铺设暗挖防水层时,应做好膨润土防水毯与ECB防水板的搭接,搭接长度不小于20cm。采用膨润土压接ECB防水板,两者间用膨润土密封胶粘贴。
(3)由于顶部聚氨酯涂膜易破坏,致使预留搭接困难,因此应提前将ECB防水板与顶部的聚氨酯涂膜在明挖部分进行搭接,ECB防水板预留向暗挖部分进行搭接。
(4)接槎部位是防水的薄弱点,应采用双道遇水膨胀止水胶进行节点加强。施工时预埋注浆管,施工完成后用水泥浆进行注浆补强。
结论
本文从设计、施工两方面介绍采用浅埋暗挖法在房屋下修建地铁车站的工程实例。通过改变工法,成功地避免了拆迁对工程进度的干扰,降低了工程总体投资,可供类似工程借鉴。本工程的设计思路及施工方法也可供建筑保护工程参考。
参考文献：
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[2]郭湛，白鑫，许海泉.地铁明挖基坑安全监控系统设计[J].现代城市轨道交通，2017（4）.
论文作者:孙言宁
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/7
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