新建地铁车站基坑施工对既有车站影响控制

换乘地铁车站两个基坑虽然是相对独立的，但由于新建车站基坑比既有车站基坑深，在新建车站围护结构及基坑降水等工程活动中控制稍有不当，都会对既有车站的结构和运营安全造成极大的影响。天津地铁6号线红旗路站与既有2号线长虹公园站采取同站厅十字换乘，在6号线施工时，2号线已经处于运营状态。

1 工程概况

天津市地铁6号线红旗路站为地下3层岛式站，站台宽度为12.6m。车站主体结构长159.0 6m，结构标准段宽21.9m。车站主体标准段基坑深度约为25.28 m，基坑围护结构采用连续墙加内支撑的支护形式，墙厚1.0m，墙幅标准宽6m，端头井段地下连续墙深度45.91m，钢筋笼长度为43.51m，自质量57.2 t，含吊索吊具共计60 t。基坑沿竖向设置4道钢筋混凝土支撑。

2 施工控制要点

1）地下连续墙较深，穿透的地层较复杂，泥浆控制不当极容易造成塌槽、塌孔情况，影响地下连续墙的防水质量，直接造成对既有车站的影响。

2）传统刷壁器很难对成阴角的界面起到作用。

3）结合钢筋笼骨架的布设位置，确定吊点的位置。同时加强吊筋的刚度保证钢筋笼下放垂直。

4）在每个地下连续墙接缝外侧进行补强加固以弥补地下连续墙接缝施工的缺陷。

5）合理设计降水井深度，严格区分疏干井和承压井。

3 控制方法

3.1 地下连续墙成槽施工泥浆控制

泥浆在地下连续墙施工过程中主要是保证槽壁的稳定性，对成槽机也起到润滑和冷却作用。泥浆制备的原材料可选择膨润土、粘土或者两者的混合料，宜优先选择膨润土。制备泥浆的粘土应进行物理试验、化学分析和矿物鉴定。宜选择粘粒含量＞45%，塑性指数＞20，含砂量＜5%，二氧化硅与三氧化二铝含量的比值为3/4的粘土。超深地下连续墙施工时除满足以上要求外还应特别注意泥浆配置中水的使用，尤其是弱酸性水将对泥浆的性能影响很大。由于超深地下连续墙穿越的地层较多，变化较大，在超深地下连续墙施工过程中应根据所开挖地层来调整泥浆的性能，例如在砂层较厚的地段应该适当加大粘度、加大泥浆密度；在粘性土地层适当减小泥浆密度。泥浆的调整应在规范规定的范围之内。特别是对表1中第5、6两项指标的检测应该严格控制。

表1 新拌制膨润土泥浆性能控制指标

3.2 地下连续墙刷壁质量控制

地下连续墙较深，用吊车吊装传统配套刷壁器操作难以在30～40m深度范围内与地下连续墙接头十字钢板保持紧密连接，影响刷壁质量；目标地下连续墙接头垂直度差，成阴角时更难以起到刷壁效果且用配套刷壁器在超深地下连续墙范围内刷壁1个来回需要5 min左右，达到20次刷壁次数需用时100min，长时间凉槽风险很大。

根据各种接头形式自制刷壁器，刷壁器略小于槽段宽度并将其通过机械连接可以固定在成槽机的抓斗上，利用成槽机抓斗进行刷壁作业。应用新工具后，刷壁20次时间可控制在1 h内，不仅有效提高了刷壁效率，降低了凉槽风险，还保证了刷壁效果。此外，利用成槽的显像纠偏功能，配合成槽机抓斗移动，新制刷壁器在接头垂直度差成阴角时，也能做到有效刷壁。

3.3 地下连续墙起重吊装施工

在起重吊装施工前先行计算钢筋笼自重和吊索吊具的重量，确定主要履带吊和附属履带吊的型号。吊点加固的U形钢筋与下层主筋焊接，焊缝长度10d（d为钢筋直径），焊缝饱满。吊点的位置应根据桁架筋的位置适当的调整。由于超深地下连续墙钢筋笼的重量较大，在起吊过程中应注意吊点、穿杠的水平位置控制和吊筋的加固，以防止钢筋笼起吊过程中由于自重大而产生过大的变形，造成钢筋笼无法垂直下放，从而影响相邻槽段的施工。

3.4 对既有车站采取主动加固

换成节点处开挖至基底时风险较大。如果在换乘节点内部进行降水则极容易造成既有运营线路的沉降，如果不降水，则基坑开挖至基底时地下水会沿水平方向喷涌而出，造成换乘节点下水土的流失，同样造成对运营线路的影响。在施工此部位时，一方面应加强换乘节点的沉降观测，另一方面在开挖至基坑底部前对换乘节点底部实施斜向水平注浆。水平孔在开挖面以上50 cm的位置，深入换乘节点底板底部，这样不仅能起到加固既有车站底部土体的作用更能防止水土流失，对抑制既有车站变形大有裨益。

3.5 降水设计及疏干井和减压井施工

疏干井降水影响半径为8m，根据车站基坑面积确定浅层井的数量。浅层井施工采用无砂管，对接处及管壁外部均用密布网包裹。

减压井数量应结合基底稳定性验算确定，应能满足基底及开挖面的稳定。减压井采用钢管，在承压水层的位置设置滤管，滤管的长度应与承压水层厚度相等。为保证深层井有良好的使用效果，在降压井填砾顶部填5.00m厚的优质粘土球止水，其上再用粘土填实，一直填到地面。

3.6 监测技术与分析

对车站各主要监测项目及既有线路进行监测，通过研究分析监测数据并与设计规范计算值进行对比，及时反馈指导设计和施工。基坑安全等级为一级，控制周边地面最大沉降量≤0.1%H，围护结构最大水平位移≤0.14%H（H为基坑开挖深度）且≯30mm。监测的主要内容包括围护结构的变形、受力情况及基坑周边环境的监测。

4 质量保证措施

1）在成槽过程中，派专人控制泥浆液面高度，使泥浆液面不低于导墙高度100 cm；每隔6 h分别对槽段内及泥浆箱内的泥浆进行检验，当遇特殊情况加大检验频率。

2）为保证用足够的储备泥浆应付突发事件（跑浆等），在槽段开挖前，泥浆储备量应不小于需求泥浆量的2倍。

3）在钢筋笼吊装前必须进行试吊，两车协作将钢筋笼水平吊起，当钢筋笼离开地面约0.5m时两车停止起钩，检查吊车和钢筋笼、吊装索具和吊点位置及加强钢筋有无脱焊的异常情况以及吊点位置是否准确。通过试吊确定起重吊装的重心是否设计准确，检查笼子的刚度并确定起重机在各状态下的吊装重量及其性能参数。

4）在对既有车站底部斜向注浆加固时要保证注浆的施工质量，注意对注浆压力及水泥用量的控制，确保加固质量。注浆加固期间加强对构筑物的监测，若出现抬升的情况减小注浆压力或停止注浆。

5）根据减压井抽水量及观测井内的承压水位监测值，确定开启的减压井数量、抽水速率，合理控制承压水水位，将减压降水对环境的影响控制到最低程度。在减压井出水口安装流量计通过抽水量反应承压水头高度，确保基底稳定。

6）在降水过程中记录减压井的开启时间并每天记录抽水量，绘制成抽水量控制曲线。每天测量井内静水位及动水位，当实际水头超过理论水头时停止降水，当水位回复后方可重新启动。

5 施工监控结果与总结

依据本工法严格控制地下连续墙各工序的施工质量，重点对护壁泥浆、刷壁、起重吊装等关键工序加强管控。对地下连续墙接缝和既有车站采取主动加固措施同时对降水设计方案进行优化，真正做到了按需减压降水。基坑开挖至基底土质干燥，基底验收满足设计规范要求。在施工监测方面，2号线长虹公园站结构沉降仅为2mm，其他各监测项目监测数据均在设计允许值范围内，很好地保护了既有建筑物及周边环境安全。