左 鷹

(中鐵隧道集團二處有限公司，河北三河 065201)

0 引言

對于具有悠久歷史的北京，城市道路交通路口四角象限通常存在既有建筑物，在地鐵施工時不可避免地會受到各類建筑的影響，旁穿建筑物施工時采取哪些施工措施可以保證建筑物的安全穩(wěn)定，是施工技術(shù)的關(guān)鍵。剛性隔離、固結(jié)加固是常用的2種措施。文獻［1］介紹了采用剛性較大的混凝土灌注樁作為隔離樁在下穿施工中的應(yīng)用，但城區(qū)地鐵施工受管線、機械作業(yè)空間等因素制約，通常沒有條件施工混凝土灌注樁;文獻［2］主要介紹了復(fù)合錨桿樁對于地基的加固效果，是否能夠作為隔離樁使用，相關(guān)文獻介紹較少;文獻［3－10］主要分析了下穿施工中隧道沉降控制，對采用隔離樁后，樁內(nèi)、外沉降對比分析的較少。采用剛性稍弱、易于操作的隔離樁+洞內(nèi)輔助加固的復(fù)合措施，是解決地鐵施工受外界客觀因素制約的一種有效途徑，還可以保證既有建筑的穩(wěn)定，本文以某地鐵車站的通道暗挖施工為例，簡要介紹暗挖通道近距側(cè)穿百年古建筑的施工技術(shù)。

1 工程概況

北京地鐵珠市口站位于珠市口大街與前門大街的交叉路口處，為北京地鐵7號線與北京地鐵8號線的換乘車站。車站跨路口設(shè)置，呈東西走向;車站總長233.6 m，主體結(jié)構(gòu)采用PBA工法施工;通過4個通道進入車站主體施工，其中2號臨時豎井位于路口西南側(cè)綠地內(nèi)，對應(yīng)施工通道采用暗挖法施工，平面位置上從既有珠市口教堂東側(cè)緊鄰側(cè)穿通過。

1.1 通道設(shè)計

施工通道凈寬4.0 m，最大凈高14.546 m，通道結(jié)構(gòu)厚350 mm，結(jié)構(gòu)形式為多層導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)，圓拱直墻平底結(jié)構(gòu)，臺階法施工，施工通道全長84.861 m，進入車站主體結(jié)構(gòu)以前，采用上下聯(lián)通的結(jié)構(gòu)形式。通道分3層開挖，通道進入車站主體結(jié)構(gòu)后，采用上下分離的結(jié)構(gòu)形式。施工通道縱斷面圖見圖1。

圖1 2號施工通道縱剖面圖(單位:mm)Fig.1 Longitudinal profile of No.2 construction gallery(mm)

1.2 工程地質(zhì)情況

本區(qū)域位于永定河沖積扇地區(qū)，土層以第四紀沖積、洪積地層為主。豎井開挖揭示的地層有雜填土、粉土、粉細砂層、卵石圓礫層、粉質(zhì)黏土層和卵石層等。其中，通道拱部全部位于粉細砂層，底板位于中粗砂層及卵石層交界部位。臨時豎井及施工通道地質(zhì)縱剖面見圖2。

1.3 建筑物介紹

基督教會珠市口堂位于珠市口大街與前門大街十字交叉口西南角，如圖3所示。該教堂始建于1904年，1921年進行了擴建，現(xiàn)為3層磚混建筑，無地下室。根據(jù)2010年房屋評估，該樓房屬危房，樓房外部采用型鋼框架進行過加固處理。剖面關(guān)系如圖3所示，現(xiàn)狀照片見圖4。

圖2 2號臨時豎井及橫通道地質(zhì)縱剖面Fig.2 Geological profile of No.2 temporary vertical shaft and horizontal gallery

2 加固措施對比選擇

2.1 施工需解決的問題

1)開挖安全控制。通道拱頂位于粉細砂層與黏土層交界處，地表水下滲至交界面時受阻，導(dǎo)致粉細砂層含水幾乎接近飽和，滯水層(黏土層)開挖后，拱頂容易發(fā)生坍塌，再加上拱頂以上地層中上水管、雨水管、污水管密集，調(diào)查發(fā)現(xiàn)管線年久失修，存在滲漏，因此防止含水粉細砂層在開挖過程中發(fā)生坍塌是需要重點解決的問題之一。

2)建筑物變形控制。基督教會珠市口堂距離通道開挖側(cè)邊線水平距離僅5.4 m，該建筑修建時間已有100 a以上，經(jīng)評估屬于危房，已經(jīng)進行過加固處理，由于該教堂位于前門步行街端頭，為標志性建筑，沉降變形控制要求高，因此施工過程中必須保證建筑的安全穩(wěn)定。

2.2 洞內(nèi)措施對比選擇

為保證開挖安全，需對拱頂粉細砂層進行超前固結(jié)加固，同時對滲漏水進行治理，常用加固措施有水平旋噴樁、袖閥管注漿和深孔注漿。加固措施工藝對比見表1。

考慮通道開挖加固目的主要為防止粉細砂層坍塌，結(jié)合通道斷面大小、施工工期安排，洞內(nèi)加固措施選用深孔注漿加固，采用分段后退式注漿工藝，注漿孔采用鉆機打設(shè)，注漿采用噴射式注漿，注漿擴散半徑為0.5～0.75 m，注漿壓力保持0.5 ～1.5MPa，并隨時注意地層情況，及時調(diào)整注漿參數(shù)。

2.3 洞外措施對比選擇

為保證建筑物沉降變形可控，需將建筑物下方土體隔離出通道開挖影響范圍，常用隔離措施有混凝土灌注樁、旋噴樁和復(fù)合錨桿樁，隔離措施工藝對比見表2。

因為通道與建筑物之間地面為基督教堂西側(cè)通道，場地狹小，又有市政用變電箱限制，大型施工機械無法進入，結(jié)合施工工期安排，洞外隔離措施選用復(fù)合錨桿樁，樁長27.9m，伸入通道基底以下1 m，成孔直徑0.15 m，間距0.5m，梅花形布置。

表1 洞內(nèi)加固措施工藝對比Table 1 Comparison and contrast among different consolidation measures taken from inside tunnel

表2 洞外隔離止水措施工藝對比Table 2 Comparison and contrast among different separating and water-sealing measures taken from outside tunnel

3 施工方案

暗挖通道為拱頂直墻3層結(jié)構(gòu)，采用臺階法施工，在通道開挖至基督教堂受影響范圍之前，先行在地面完成復(fù)合錨桿樁的施工，洞內(nèi)按10 m/個循環(huán)采用深孔注漿的方法超前對地層進行預(yù)加固。

3.1 通道施工

3.1.1 施工工序

橫通道采用臺階法施工，施工中嚴格遵循“管超前，嚴注漿，短開挖，強支護，早封閉，勤量測”的原則。施工順序為:1)雙排超前小導(dǎo)管加固并預(yù)注漿;2)拱部環(huán)形開挖預(yù)留核心土;3)初期支護:初噴5 cm混凝土，架設(shè)格柵鋼架，掛網(wǎng)，噴混凝土;4)開挖核心土，封閉下臺階和臨時仰拱;5)第2層土體開挖;6)第2層初期支護:接邊墻、仰拱格柵鋼架并掛網(wǎng)、噴混凝土封閉成環(huán)，適當保持距離施工第3層和第4層通道;7)依次施工步序7—10。通道縱向施工步序如圖5所示。

圖5 施工通道臺階法開挖步序縱向圖Fig.5 Excavation sequence of horizontal gallery constructed by bench method

3.1.2 施工要點

1)采取有效降水措施，確保無水施工沿通道軸線方向通道兩側(cè)設(shè)置了雙排降水井，采用管井降水，井間距6 m，在通道開挖前15 d降水井開始抽水。

2)根據(jù)地質(zhì)勘查報告及掌子面地質(zhì)揭露情況，分析前方地質(zhì)狀況，進行地質(zhì)預(yù)報。

3)開挖過程中遇到管線滲漏情況，及時封閉開挖面，防止?jié)B水掏空管線下方土體造成管線沉降破壞。

4)通道開挖過程，嚴格做好超前注漿措施，提前加固前方地層。

5)及時施作初期支護背后回填注漿，如監(jiān)測變形過大，掌子面自穩(wěn)能力差，應(yīng)對掌子面砂層進行注漿加固。

6)加強過程監(jiān)測，加大沉降及收斂觀測頻率，及時掌握風(fēng)險源的變化趨勢，以便動態(tài)管理采取對應(yīng)措施。

3.2 隔離樁施工

3.2.1 施工簡介

1)隔離樁平行建筑物西邊墻2 m布置，范圍超出建筑物南、北邊墻10 m，為雙排咬合樁，樁長27.9 m，伸入通道基底以下1 m，成孔直徑0.15 m，間距0.5 m，梅花形布置。

2)復(fù)合錨桿跳孔施工，待外排樁成孔注漿完成后再按相同方式進行內(nèi)排孔施工。

3)采用RPD－130C型沖擊鉆機套管跟進成孔，豎向錨桿分段采用接駁器連接，每段長2m，簡易支撐架吊放，人工配合就位。復(fù)合錨桿就位后，拔出鉆孔套管進行注漿。注漿采用3根注漿管，不同壓力不同時段分3次完成，最終達到設(shè)計要求，錨桿樁剖面圖見圖6。

3.2.2 施工難點

復(fù)合錨桿樁設(shè)置于教堂西側(cè)門口，對應(yīng)位置有污水管、上水管、市政箱變和教堂附屬結(jié)構(gòu)物等，施工限制因素多。錨桿樁平面圖見圖7。

圖7 復(fù)合錨桿樁平面布置圖Fig.7 Plan layout of composite anchor pile

鉆孔施工前采用人工開挖探溝，探明地下管線，避開管線位置預(yù)埋PVC導(dǎo)向管，然后回填平整場地，錨桿樁材料在加工場預(yù)制好運至施工現(xiàn)場，錨桿樁主筋采用直螺紋套筒連接。PVC導(dǎo)向管預(yù)埋照片見圖8。

圖8 探孔后預(yù)埋PVC導(dǎo)向管Fig.8 Embedded PVC guiding pipe

3.3 深孔加固注漿

采用二重管后退式注漿施工工藝，注水泥－水玻璃雙液漿，每12 m一個循環(huán)，共3個循環(huán)，起止位置為教堂結(jié)構(gòu)前后8 m。

1)主要參數(shù)。在每循環(huán)掌子面上按扇形布置，在鉆孔的前端間距控制在1.0 m，采用工程鉆機成孔，套管施工。注漿斷面范圍見圖9。

2)注漿。漿液用水泥水玻璃雙液漿，水泥漿水灰比控制在1∶0.8，水玻璃濃度調(diào)整到25Be';2種漿液按照體積比1∶1拌制，注漿采用液壓雙液注漿泵，注漿壓力控制在 1.0 MPa。

圖9 深孔注漿斷面圖(單位:mm)Fig.9 Layout of deep-hole grouting holes(mm)

3)施工作業(yè)順序。先外圈，后內(nèi)圈，間隔鉆孔注漿。

4)效果檢測。注漿后土體無側(cè)向抗壓強度0.5 MPa，采取洛陽鏟開挖取芯，點測計測算，在試驗段施工時做過一次試驗，加固體能夠達到0.52 MPa。每次開挖8 m，預(yù)留4 m的注漿搭接，如圖6所示。開挖施工如發(fā)現(xiàn)有注漿薄弱地段，應(yīng)及時進行補充注漿，深孔注漿立體示意見圖10。

圖10 深孔注漿斷面圖(單位:mm)Fig.10 Layout of deep-hole grouting holes(mm)

4 施工效果

通道施工完成后，通道施工完成后沉降變形穩(wěn)定，建筑物最大累計沉降值為8.80 mm，教堂結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。通道正上方地表點最大沉降累計值為16.33 mm，通道開挖通過后拱頂出現(xiàn)局部滲水，回填注漿完成后無滲水，沉降對比數(shù)據(jù)見表3。

對比隔離樁兩側(cè)測點累計沉降數(shù)值，復(fù)合錨桿樁起到了隔離效果。

表3 相同里程位置隔離樁兩側(cè)沉降數(shù)據(jù)對比Table 3 Comparison and contrast between values of settlement on one side of separating piles and those on the other side of separating piles mm

5 結(jié)論與建議

通過本工程實例驗證，深孔注漿在含水粉細砂層能夠起到固結(jié)和止水的雙重加固效果，并且適合在空間較小的暗挖通道內(nèi)施工;在施工場地受制約大的情況下，隔離結(jié)構(gòu)采用復(fù)合錨桿樁的形式具有優(yōu)越性。地表采用復(fù)合錨桿樁隔離+洞內(nèi)深孔注漿加固復(fù)合技術(shù)從安全、工期、進度方面都是適合本工程的，施工實現(xiàn)了設(shè)計預(yù)期的效果，可以在類似的暗挖側(cè)穿既有建筑物工程中推廣應(yīng)用。

與暗挖施工相關(guān)的許多輔助加固工藝已經(jīng)很成熟，在不同的限制條件情況下，如何有效地根據(jù)工藝的特點，復(fù)合應(yīng)用各種加固措施，需要根據(jù)具體施工情況而定。

［1］ 陳建.緊鄰建筑物大斷面淺埋暗挖地鐵隧道施工控制技術(shù)［J］.石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版，2007，20(3):119 －122，134.(CHEN Jian.Construction technology of shallow-buried large-sized metro tunnel nearby building［J］.Journal of Shijiazhuang Railway Institute:Natural Science，2007，20(3):119 －122，134.(in Chinese))

［2］ 曹建光，劉新.復(fù)合錨桿樁在加固鐵路地道橋臺工程中的應(yīng)用［J］.中國煤田地質(zhì)，2007，19(S2):82－84.(CAO Jianguang，LIU Xin.Application of composite anchor pile in railway underpass bridge abutment consolidation engineering［J］.Coal Grology of China，2007，19(S2):82 －84.(in Chinese))

［3］ 王夢恕.中國隧道及地下工程修建技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2010.

［4］ GB 50299—1999 地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2003.

［5］ 付黎龍，胡海波.地鐵隧道穿越地裂縫施工對既有橋梁影響分析［J］.隧道建設(shè)，2011，31(1):63－70.(FU Lilong，HU Haibo.Analysis on influence on existing bridge imposed by construction of Metro tunnel crossing ground fissure［J］.Tunnel Construction，2011，31(1):63 － 70.(in Chinese))

［6］ 龔洪祥，陸凱華.淺埋暗挖法隧道在軟－流塑地層中下穿建筑物施工技術(shù)［J］.江蘇建筑，2009(S1):30－32.(GONG Hongxiang，LU Kaihua.Constrution technology of shallow-buried excavation method through structure in soft fluidity plastic ground［J］.Jiangsu Construction，2009(S1):30－32.(in Chinese))

［7］ 易小明，張頂立.淺埋大跨隧道下穿建筑物時的變形控制標準［J］.都市快軌交通，2008(6):46－50.(YI Xiaoming，ZHANG Dingli.Study on deformation control criteria for a shallow large span tunnel under-passing building blocks［J］.Urban Rapid Rail，2008(6):46 －50.(in Chinese))

［8］ 李永敬.地鐵施工下穿建筑物沉降控制標準研究［J］.鐵道標準設(shè)計，2006(2):91－92，103.(LI Yongjing.Research on the subsidence control standards for the underpass buildings in construction of subway［J］.Railway Standard Design，2006(2):91 －92，103.(in Chinese))

［9］ 陳慶懷.淺埋暗挖隧道近距離下穿管線施工技術(shù)［J］.隧道建設(shè)，2008，28(3):330 － 335.(CHEN Qinghuai.Construction technology for shallow-buried undercut tunnels crossing underneath utility pipelines with short distances［J］.Tunnel Construction，2008，28(3):330 － 335.(in Chinese))

［10］ 于清浩，高志萍，謝勇濤.淺埋大跨連拱隧道下穿既有建筑物施工沉降控制［J］.隧道建設(shè)，2010，30(1):67－70，77.(YU Qinghao，GAO Zhiping，XIE Yongtao.Case study on settlement control in construction of shallow-buried large-span multi-arch tunnel crossing underneath existing buildings［J］.Tunnel Construction，2010，30(1):67 －70，77.(in Chinese))