地铁车站施工对临近建筑物保护方案的制定应用

杨 涛 （中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 100018）

1 工程简介

1.1 车站概况

常州轨道交通1号线博爱路站为地下2层岛式车站，总长195.6m，标准段底板开挖深度16.5m，南端头开挖深度约18.0m，北端头开挖深度约18.4m。标准段宽19.7m，端头井宽23.8m。车站共设置4个出入口、2组风亭、1组冷却塔，总建筑面积11734m2。

1.2 水文、地质情况

博爱路站基坑坑底位于⑤2粉砂、⑥3层粘土层中，开挖深度内以粉土、粉砂层为主。场地范围内存在承压水层，其中第Ⅰ层承压水主要埋藏于⑤1、⑤2、⑤3、⑥4a、⑧2层粉土、粉砂中，水量较丰富。⑤层承压水水位埋深为 3.00～6.10m，水位标高为1.84～-1.01m；第⑧层承压水水位埋深为4.20～4.40m，水位标高为1.02～0.87m。第Ⅱ层承压水主要埋藏于⑨2a粉土夹粉砂层中，本层承压水埋深较深，前期勘察中认为对本工程无较大影响。

2 周边建筑风险概述

本工程显著难点为车站主体及附属基坑距离周边建筑较近，且周边建筑多为上世纪80年代迁埋基础、砖混式建筑，基坑开挖过程中基坑自身变形和房屋变形控制要求极高。该站周边环境如图1所示（含建筑物编号）。图1中，①号建筑为14层商旅酒店，上世纪80年代建筑，高约50m，浅埋筏板基础，基础埋深约2m。其距离车站主体基坑基坑边最近处约9.5m。②、③、④号建筑为老式砖混居民楼，上世纪70年底建筑，浅埋条形基础，层高7/8层、6层、6层。距离车站主体基坑最小距离依次为8.9m、15.2m、17m。⑤、⑥号建筑为待拆迁居民楼及商用楼，也均为浅埋基础、砖混结构形式[1]。

图1 车站周边建筑位置关系图

3 建筑物保护措施的制定和实施

3.1 施工前的建筑物实地调查和不良地质补勘

①施工前，针对上述敏感建筑进行了实地调查，经调查发现，①、②号建筑物使用年限较长，且为临街商住两用建筑，内部结构做了多次装修、改造。③、④建筑为老式居民楼，楼内结构形式保持较好。⑤、⑥号建筑为待拆迁建筑，调查期间仅存少量商铺在使用。车站主体施工期间将可能逐步拆除。根据使用功能、结构形式、安全距离及拆迁计划等综合评判，车站主体施工阶段将以上建筑物保护按重要性划分为3个等级，一级为①号建筑；二级为靠近南端头井的②号建筑；三级为③、④、⑤、⑥号建筑。

②注重对勘察资料中不良地质和承压水分布情况分析。经对既有勘察资料进行查看，发现⑧2、⑨2a层间隔水层局部缺失，存在Ⅰ、Ⅱ层承压水越流补给可能。施工前，组织进行了补勘，经补勘证实⑧2、⑨2a层承压水确存在局部越流补给情况[2]。

3.2 根据保护等级划分制定相应措施

考虑车站施工对周边建筑的累计影响，建筑物保护划分为围护结构施工、基坑开挖、附属施工3个阶段。针对每个阶段可能产生的不利影响，采取了相应的技术措施，也充分考虑各阶段前后关联影响。

①车站围护结构采用工字钢接头形式的地连墙。综合前期实地调查和补勘，地连墙在可能存在越流补给的范围进行了局部加深，隔断对基坑稳定存在影响的承压水层。考虑地连墙成槽阶段因塌方或缩颈等因素对临近建筑的影响，以及后期渗漏风险，对①、②号建筑范围地连墙采取三轴搅拌桩进行槽壁加固，加固深度至基坑底下1m。③、④号建筑侧地连墙未考虑槽壁加固，但增设了墙缝止水旋喷桩。

②提高围护结构支撑刚度，减小基坑开挖变形。临近①号建筑范围的地连墙增厚为1.0m（其他范围为0.8m地连墙）。同时该范围采用2道混凝土支撑+2道钢支撑。鉴于第2道混凝土支撑施工施工时间较长，强度增长慢，在第2道混凝土支撑上部1m处设置1道临时钢支撑，控制过程变形。详见图2。

图2 ①号建筑范围基坑支护体系图

③分坑开挖，减小基坑暴露时间。基坑设置2道中隔墙，施工中先开挖两端基坑1#、2#基坑，结构封顶并达到设计强度后，再开挖中间3#基坑。详见图3。

图3 分坑开挖示意图

④附属施工阶段，附属基坑距离建筑物距离更近，虽出入口基坑开挖较浅，但仍存在较大风险，因此在出入口临近建筑物一侧围护结构均采用0.6m厚地连墙。

⑤应急储备措施：①、②、⑤、⑥号建筑周边预留袖阀管注浆措施，根据监测情况，在必要时对房屋进行跟踪补偿注浆。

4 模拟计算与监测数据对比

根据设计要求，本工程周边建筑变形控制标准为：允许沉降≤15mm，沉降速率≤2mm/d，底板倾斜率≤0.002。经有限元数值分析：主体基坑开挖期间，①号建筑（14层高商旅酒店）最大绝对沉降量约11.1mm，差异沉降值约2mm，底板倾斜率＜0.002。②号建筑（8层居民楼）最大绝对沉降量约12.2mm，差异沉降值约10mm，底板倾斜率＜0.002。至2017年4月车站主体封顶，①号建筑最大绝对沉降-8.26mm，差异沉降约9mm，底板倾斜率＜0.002。②号建筑最大绝对沉降-6.57mm，差异沉降约6.1mm，底板倾斜率＜0.002。施工期间变形发展与数值分析基本吻合。

5 结语

综上所述，本工程2015年11月份开始进行围护结构施工，2017年4月份主体结构全部封顶，开挖过程中围护结构无渗漏、基坑及周边建筑变形可控，完成了周边建筑保护的任务。实践证明，在城市中心区临近老旧建筑物进行地铁车站施工前，需全面深入调查建筑物实际状况并进行充分评估，必要情况下对周边地质进行必要补勘，以此为基础进行系统的针对性保护措施设计。通过加厚、加深地连墙，增加墙缝止水措施、提高支撑强度，以及必要时的分坑施工对控制基坑自身稳定和周边建筑变形有着良好效果。但分坑施工对于规模较小的常规车站在一定程度上影响了整体工程进度，本工程较同等规模车站工期延长约6个月，并增加了结构施工周转材料投入。