地铁车站施工时地面立交桥保护方案探讨

李建旺

(中国铁建十六局集团地铁工程有限公司，北京 100124)

伴随着国民经济的快速发展和城市化进程的加快，作为城市重要基础设施的地铁交通进入了快速发展建设的时期。地铁工程一般会沿城市主干道选线，线路经常穿越繁华市区及大量立交桥、大型建筑物甚至文物保护性建筑物。在地铁修建过程中如何既保证周边建筑物的安全又不影响地面交通秩序是设计与施工所面临的重要问题。本文将以北京地铁8号线安华桥车站施工为例，介绍一套在地铁车站施工时对邻近建筑物的安全保护方案。

1 工程概况

地铁安华桥站位于鼓楼外大街、北辰路与北三环交叉路口的安华桥西侧，横跨北三环中路，车站呈南北向布置。安华桥为长条苜蓿叶式互通性立交桥，桥梁呈南北向上跨北三环，桥梁总长为57.5m，总宽为48.0m。桥梁结构布置为4孔预应力混凝土简支梁，下部结构为后张预应力混凝土组合式T型墩和现浇条形T墩基础及重力式桥台，基础为扩大基础，墩台支座均采用橡胶支座。

安华桥基础埋深2.4 m，车站暗挖外轮廓距桥基水平距离为5.25m，车站拱顶与桥基垂直距离为10.41 m，安华桥为本地铁车站施工特级风险源。隧道拱顶位于粉细砂层中，拱腰上半段位于粉土层中，拱腰下半段及拱底位于粉细砂层中，主要受粉细砂层、粉土层中间滞留水影响。桥基与隧道位置关系如图1所示。

图1 桥基与隧道位置关系(单位:mm)

2 变形控制指标

根据《北京市轨道交通建设安全风险技术管理体系》的相关规定及安华桥现状监测报告，确定该桥为特级风险源。其变形控制指标为:上部结构相邻墩柱基础纵向不均匀沉降控制值为10mm，墩柱基础横向不均匀沉降控制值为5mm，主桥均匀沉降控制值为15mm，基础平面变形控制值为5mm。墩、盖梁倾斜度不大于1/1 000，桥区相关道路路面沉降控制值为最大沉降15mm或沉降坡度小于1∶1 000，并与桥梁结构沉降监测值对比，结构不应出现异常。

3 保护方案制定

对于本次地铁8号线工程，初步保护方案设计了地面打设复合锚杆桩隔离和洞内注浆加固2个方案。基于安华桥桥基形式、桥梁现状及其重要性，保护方案一般应首推隔断法。但由于此次隔断法需要占用北三环路，协调难度很大，施工难以实现，同时降水井亦无法打设，最终确定采用洞内长、短管结合注浆加固保护方案。方案及具体措施如下:

1)在靠近桥基侧的左线单洞，由原设计的CRD六步开挖工法改为PBA工法，由边桩、中桩、顶底梁、顶拱共同构成初期受力体系，承受车站施工过程中的荷载，以尽量减小暗挖施工引起的沉降。

2)由于三环路不具备降水施工条件，为保证暗挖施工的安全，单洞断面左右2个小导洞进行洞内注浆，结合袖阀管注浆工法，采取长短管相结合的水泥—水玻璃双液浆注浆加固方案，对开挖断面周边的粉细砂层进行预加固，控制开挖时断面上部及两侧土体的扰动。

4 保护方案实施

常用的洞内注浆方法，虽然可以达到预期的注浆加固目的，但是肯定有未被固结的砂层和局部薄弱区域存在。为确保在隧道开挖过程中地面建筑物的绝对稳定，应进行短管补充注浆，以最大限度地减小开挖对开挖断面上部及两侧土体的扰动，保证桥基的安全。长短管结合注浆工艺流程如图2所示。

图2 长短管结合注浆工艺流程

本工程在进行长短管结合注浆施工时，采用内径φ56 mm、外径φ68 mm的SX系列袖阀管进行全断面超前预注浆，每18 m作为一个注浆循环，分段后退式加固范围为开挖断面以外5m。长管注浆结束后，用短管补充注浆，以固结围岩，同时起到支护作用。全断面超前注浆孔布置如图3所示。

图3 注浆孔布置示意(单位:mm)

相比一般注浆工艺，袖阀管注浆工艺能根据不同地层采用相应的注浆浆液，注浆的压力及注浆区域亦方便控制，注浆效果稳定可靠，同时可实现钻孔、注浆的平行作业，提高工作效率。目前在深圳、广州、北京地铁施工中已多次应用，并取得了良好的效果。

袖阀管注浆的施工工序如下:

1)确定注浆孔位并钻孔。注浆孔布置如图4所示。

图4 袖阀管注浆孔纵向放射状布置示意(单位:mm)

2)下管作业。在注浆部位下B型注浆管，非注浆部位下A型注浆管。

3)封孔作业。对钻孔进行封孔处理，以防止注浆过程中发生冒浆现象。

4)浆液配置。浆液采用“水泥—水玻璃”双液浆，其中 W∶C=1∶1，C∶S=1∶1;水玻璃浓度为 35Be'，水玻璃模数为2.4。

5)注浆作业。注浆按由内向外、由远及近的“约束—开放型”方式进行，以控制浆液扩散范围，保证注浆效果。注浆孔有效扩散半径为1.5m，注浆终压为1 ～2 MPa。

5 其他注意事项

1)施工时应严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”十八字方针，严格控制施工质量。

2)加强初期支护背后及二衬背后的回填注浆，注浆液采用水泥浆或水泥砂浆，注浆终压为0.5mPa，小导管外插角为15°～30°。

3)小导洞开挖时，应注意对拱脚的处理，及时清理浮渣并打设锁脚锚杆。

4)加强拱顶沉降、收敛，地表沉降，桥梁沉降和差异沉降等监控量测工作。如发现沉降或收敛偏大等异常，应立即停止开挖，及时进行注浆和补偿注浆。若发现桥梁支座部分偏移较大，应对支座部分及时调整。

6 效果检验

严格按照地面保护方案及质量保证措施指导隧道的开挖施工，在左线PBA单层段顶拱初支施作完毕后，测得桥基最大沉降值为1.29 mm。根据以往PBA工法的施工经验，大拱施作完毕后沉降值为最终沉降的50% ～60%。因此，可以认为按照目前的保护措施，能有效地控制桥基的整体沉降及不均匀沉降，从而保证安华桥在临近隧道施工时的安全和稳定。

7 结语

对于在繁华闹市区内的地铁工程，施工环境往往很复杂，因而要求更加严格，需要严格控制施工对临近建筑物的不利影响。通过采用长短管结合超前注浆的施工方法，配合袖阀管帷幕注浆等工艺，能有效加固地铁隧道周边的围岩、控制上部建筑物的沉降和变形。类似工程中需综合考虑地面施工条件、隧道埋深和建筑物基础形式等多种因素，确定合适的保护方案，确保地面建筑物的结构和使用安全。

［1］刘建航，侯学渊.基坑工程手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，1999.

［2］夏明耀，曾进伦，陆浩亮.地下工程设计施工手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，1999.

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