复杂城市环境下既有地铁车站新建联络通道施工技术研究

高立业

(中铁十八局集团市政工程有限公司，天津 300000)

近年来伴随着城市化进程的不断推进，我国地铁、轨道交通工程实现了跨越式的发展，随之而来的问题是各类市政管线、地铁线路、地面轨道交通设施在地下不断交叉。新建地下工程将不可避免地在高度近接既有建筑物的环境中进行建设，有的甚至需要进行零距离穿越或密贴并行施工。考虑到环境的复杂性与敏感性，该类工程常常会成为线路建设的高风险点或工期的控制点。

1 工程概况

1.1 工程概况

以北京轨道交通4号线宣武门站新增换乘通道工程为例，该工程通过新建西北、东北、西南三条换乘通道实现4号线向2号线的换乘，原有“E”形通道解决2号线向4号线的换乘客流。其中在西北与西南象限单独增设竖井横通道，利用横通道开挖地下暗挖厅；东北北象限在宣武门内大街东侧、大方胡同南侧设置一明挖方厅，并利用明挖方厅开挖其暗挖出入口通道；东北东象限沿宣武门东大街北侧辅路设置一段明挖，并从西侧明挖端头开挖其暗挖出入口通道，东南象限对原2号线东南口进行明挖破除改造。各象限新增结构工法示意见图1。

1.2 新建联络通道施工风险

图1 改造工程各象限新增结构及施工方法

工程新增东北北出入口从原4号线宣武门站北厅预留人防段引出，之后沿宣武门内大街东侧辅路由南向北敷设，在大方胡同南侧、南堂北侧的规划绿地内设置明挖厅与地面出入口。

新增东北北换乘通道上方主要管线有：2 000 mm×2 350 mm电力隧道(内底埋深约8.61 m)、D1 150 mm雨水管(内底埋深约4.47 m)、D880 mm污水管(内底埋深约5.85 m)、D600 mm上水管(管顶埋深约3.86 m)、D500 mm高压燃气(管顶埋深约3.0 m)、120 mm×40 mm(4条缆，含1条断，管顶埋深约2.0 m)。

该案例基本上涵盖了复杂城市环境下新建结构建设过程中能遇到的大多数问题，单以东北北象限暗挖通道分析就存在以下几类典型风险，如表1所示。

2 新建联络通道施工关键技术

在分析近接结构的赋存特点以及新建工程自身结构形式的基础上，针对上述主要风险点提出了包括：洞门分块破除技术[1-3]、深孔注浆技术[4-5]、转弯与变断面特殊区段格栅布置技术，保证了工程顺利进行。

表1 暗挖通道典型风险分析

2.1 洞门分块破除技术

东北北象限通道由明挖售检票厅开挖，先进行洞门围护桩破除施工，采用人工破桩的方法。围护桩参数：直径800 mm，间距1 500 mm，混凝土强度为C25。围护桩在马头门处布置范围如图2所示。

图2 洞门围护桩破除(单位：mm)

换乘通道采用CRD法施工，围护桩也分为4个区域进行破除：首先将1导洞范围内的桩间喷射混凝土破除，随后采用风镐将该范围内的桩体分步破除，控制格栅连接板位置进行破除；然后进行1导洞土体开挖，并架设马头门处连续密排3榀格栅。待1导洞开挖与2导洞错开8～10 m后，破除2导洞处所剩桩体，在洞口处及时架设格栅并与桩体预留筋进行焊接，最后喷射混凝土。3、4导洞破除方法同1、2导洞的破除方法。

2.2 深孔注浆技术

换乘通道侧向邻近既有线区间隧道及车站主体结构，采用拱顶+侧墙+仰拱(如图3所示)超前深孔注浆拱部土体进行加固(初支内侧0.5 m，外侧1.5 m)。换乘通道上方存在重要的市政管线，采用超前深孔注浆对拱部土体进行加固(初支内侧0.5 m，外侧1.5 m)。

注浆以压注WSS无收缩AC浆液(水泥+水玻璃+填加剂)为主，辅以溶液型AB浆护壁封孔；注浆深度纵深0～12 m；钻孔直径42 mm；浆液扩散半径0.6～0.8 m；浆液凝结时间8～20 s；注浆压力0.5～0.8 MPa，0.3～0.5 MPa。

每段深孔注浆前需要在上台阶核心土范围外的掌子面设置止浆墙，为200 mm厚C20喷射混凝土，并设双层∅6.5 mm@150 mm×150 mm钢筋网并设置DN25×2.75@500×500(mm)注浆管，核心土采用50 mm厚C20喷射混凝土保护。注浆段与注浆段间深孔注浆搭接2 m，下一段注浆前设置止浆墙。

2.3 转弯与变断面特殊区段格栅布置技术

东北北象限暗挖通道开挖进洞后需向左转向90°，在曲线段外侧设置半幅格栅，开挖时先开挖外侧导洞。采用CRD法进行开挖，在内转折处格栅间距不变(500 mm)，外侧增加半榀格栅，独立成环通过纵向连接筋与其他格栅连接(∅20 mm钢筋)，间距522 mm。中隔壁处间距388/775 mm，使格栅与断面中线垂直，整榀和半榀间隔布置，如图4所示。

图3 深孔注浆位置(单位：mm)

大断面向小断面的转换部位，大断面格栅密排3榀，至分界处，先挂钢筋网∅6 mm@150 mm×150 mm，并喷射50 mm厚C20砼封闭掌子面，然后打设3 m长小导管进行水平注浆加固土体，小导管间距500 mm×500 mm(梅花形布置),注浆浆液采用水泥水玻璃双液浆，注浆管采用∅25mm×2.5 mm小导管，然后绑扎堵头墙钢筋，并喷射混凝土。

图4 特殊区段格栅布置(单位：mm)

3 监测预警机制与监测结果

对于该工程的前述施工风险点，除了采取相应的施工技术进行应对之外，还应该及时布置测点，施工过程中加密监测频率，根据监测结构及时调整施工参数。监测项目应按“黄色、橙色、红色”三级预警进行反馈和控制[6]，当实测数据出现任何一种预警状态时，监测组应立即向第三方监测及相关单位报告，确认后并提交预警报告。变形三级预警管理见表2。

表2 变形三级预警管理

考虑到新建联络通道自身的结构复杂性和周围环境的敏感性，为了实现动态施工监测，本项目在新建联络通道的转弯段设置了4个地表变形监测点，以观察通道开挖对周边底地层的影响，其平面位置关系如图5所示。监测结果如图6所示。

图5 地表监测点平面布置

图6 新建联络通道地表沉降监测结果

监测数据记录了隧道附近相关测点从布点伊始的变形数据，图示的变形量最大值为28 mm(DLG-03-06)，达到了北京市市政工程施工地表沉降量不大于30 mm[1，3]的要求，可见本项目所提出的开挖与支护方式行之有效。

4 结束语

复杂城市环境增加了新建地下结构的施工难度，新建联络通道在建设期间需要长距离近接密贴既有地铁区间、车站施工，且周围的燃气管道与上水管道与联络通道距离均在5 m左右。施工过程中既要保证结构自身的安全，更重要的是控制好土体扰动范围内其他既有建构筑物。北京轨道交通4号线宣武门站新增换乘通道工程应用关键技术，验证了技术的可行性，能够为类似工程的建设提供参考。