深圳宝安国际机场卫星厅紧邻已运营地铁上盖转换结构微扰动施工技术*

邝楚钊，卢建文，王朝龙，钟 恩，张胜阳

(中国建筑第八工程局有限公司华南分公司，广东 广州 510663)

1 项目概况

深圳宝安国际机场卫星厅及配套工程中，旅客卫星厅总建筑面积为23.89万m2，建筑高度27.65m，是地下1层至地上4层的机场卫星厅公共交通建筑。

中央指廊卫星厅站位于已运营地铁11号线上方，需设置结构转换板予以托换上部荷载，基坑底距隧道结构最小距离仅200mm，要求基坑开挖深度达7.1～7.8m，同时开挖过程中还需切除原隧道施工遗留的地下连续墙。转换板与地铁位置关系如图1所示。

图1 转换板与地铁位置关系

施工过程中面临以下难点：①基坑开挖深度大，且地铁隧道卸荷后存在上浮风险；②既有隧道地下连续墙被拆除，易对地铁造成过大扰动；③转换板分块多，施工周期长，时空效应累计易使地铁上浮超限。

2 紧邻地铁深基坑施工技术

为减少土方开挖作业时由于卸压隧道上盖的上浮风险，采用降水后分条开挖+压载板的方案，为加快工期，同时开挖南北两段。结合城铁线自动化监测系统，利用预留核心覆土的分步分段施工技术，将地铁隧道上浮、回弹变形量控制在地铁运营标准要求的安全范围内。地铁隧道上盖转换板和桩基模型如图2所示。

图2 地铁隧道上盖转换板和桩基模型

2.1 两侧开挖工况下深基坑计算分析模拟

为确保南北两侧同时施工不对地铁隧道造成过大扰动，采用三维土工有限元软件对降水、基坑开挖、支护、反压板施工过程进行三维有限元仿真模拟，用于计算基坑开挖土体应力释放造成的基坑周边变形。根据施工状况、设计方案与勘察报告等资料，利用数值分析方法，研究双向分段分块放坡开挖对隧道的影响。

基坑放坡分步开挖隧道正上方区域，两端向中心开挖，同步施工盖板进行反压，共分13个计算步骤完成。定义第4工况为隧道正上方土方开挖完成工况，取得转换结构在基坑开挖与结构施工完成时引起的累计位移量。

2.2 11号线上方核心留土分段开挖

转换板25段分成13组施工，基坑土体在①号板试验段施工后，两端同时开挖，最后开挖第段，分段开挖至-4.300m时，放坡坡度为1∶1.5，分段宽约6.0m为一幅，底板按 ②～与～的顺序分段施工(见图3)。逐次分段开挖期间，为确保地铁隧道安全，土方开挖至设计坑底0.5m以上时，人工开挖至设计坑底标高，严禁采用机械开挖，每段转换板施工完成后方可开挖相邻下段土方。

图3 分段开挖示意

大面积施工前，以初始段为试验段进一步进行研究，以确定合理的抽条开挖分段长度。工程桩施工过程中，密切关注隧道变形情况，一旦超过警戒值立即停止施工，上报相关单位后商议解决。

2.3 基坑支护紧随开挖跟进施工

11号线地铁保护区施工支护均采用放坡+挂网喷混凝土形式，对地铁隧道影响较小。

3 紧邻地铁地下连续墙拆除技术

卫星厅下穿地铁11号线隧道，需拆除旅客捷运系统下方地下连续墙。该段地下连续墙厚1m，单侧长144m，顶部标高为4.700m，需拆除至卫星厅结构转换底板垫层以下标高(即-4.300m)，地下连续墙拆除高度为9m。该卫星厅转换板区域采用分区开挖土方、分区浇筑转换底板的方法，拆除时配合土方开挖分层、分区进行。

3.1 切割分块原则

参照每面墙体大小且为方便吊装，计算混凝土块重，并对地下连续墙进行定位放线，可同时对墙面进行多块分割。切割大小根据吊装时起重机的站位与切割分块的距离而定，在满足分块吊运的前提下，需综合考虑起重机台班费用及切割量。地下连续墙切割分块如表1所示。

3.2 静力切割拆除法

采用金刚石链锯系统进行切割，将滑轮支架和链锯驱动系统紧固于地下连续墙和混凝土中板上，采用钻孔机钻出穿链条所用的孔洞，便于金刚石链锯与切割机进行安装，以连接电力、压缩空气和水。电源应配备接地导线，并进行检查。水源压力应在4～6kPa范围内。切割工作由切割操作人员连续进行，切割过程中需与吊装人员紧密配合。

3.3 吊装地下连续墙拆除件

分段切割后的混凝土块应吊装至基坑外，根据分块示意图，取最不利条件进行计算，第3～6层配合土方开挖时，切割地下连续墙的最大分块体积为

表1 地下连续墙切割分块

2.25m3，因1m3钢筋混凝土重约2.5t，当起重机满足作业半径18m 时，可吊起5.6t 重物。地下连续墙切割吊装如图4所示。

图4 地下连续墙切割吊装

STC500S起重机性能满足施工要求，起吊作业幅度为18m 时，起重臂长23.38m，最大起重量为6t>5.6t。 起重机站位处采用砖渣进行回填压实。

4 地铁抗浮专项保证措施

本工程中保证地铁浮动可控是重中之重，施工前组织人员进入隧道内部布置监测点，后续每日监测分析隧道变形。施工过程中为防止地铁隧道上浮，应严格控制地下水位，做好基坑抽排水工作，同时对满足强度要求的已施工转换板使用切割混凝土块、水桶进行反压。

4.1 正式动工前隧道内布置监测点

为确保第一时间得到地铁隧道变形情况，项目联合监测单位与地铁部门进行沟通，在施工影响范围内的隧道中布置自动化监测系统，每日定时上报隧道位移数据。自动化监测系统应能保证长期在线连续运行，软件系统具有实时监测数据报警功能，监测数据及报警信息应能进行无线传输，并在服务器内至少存储30d，以便有关方随时掌握工程安全动态情况。

1)自动化监测仪器采用测量机器人，使用定制的钢支撑架安装在地铁隧道管壁上，通过电缆线接通220V电源，实现不间断供电。

2)监测断面应遵循左右线对称原则进行布置，在受施工影响的既有隧道内按设计要求设置变形监测断面，监测点数按工程结构、地层状况和周边环境确定(见图5)。实际布设时，监测点的布设个数及位置根据现场通视情况进行调整。监测点采用L形棱镜，使用膨胀螺栓固定在道床、隧道壁和隧道拱顶，具体布设方式与基准点相同。

图5 自动化监测点断面布置

3)根据设计要求，主要影响区沿隧道纵向每5m布置1点，次要影响区沿隧道纵向每10m布置1点。实际操作过程中，由于不能在开始将所有监测仪器及棱镜安装到位，所以前期可结合施工情况逐步布设监测设备，并且逐步移动监测区域外的基准点，并同时多次观测获取固定值。

4.2 地铁上方基坑降排水施工

本区域基坑正下方为地铁隧道，地下水位是地铁上浮的重要影响因素，故采取多种排水措施保证基坑顺利降排水。

1)围绕基坑坡顶采用双排双轴φ600@450搅拌桩，利用既有11号线围护墙结构形成闭合止水帷幕。施工前复核桩位放线定位，以地下连续墙外露部分为界，区分隧道上方与非隧道上方，严格控制搅拌桩长度，以免损伤隧道结构。

2)基坑内施工3排共19根降水井用于抽排水，中间排降水井紧贴已完工灌注桩进行施工，确保不损伤隧道结构。降水井中抽出的水存储到大水桶中，用于转换板反压。

3)开挖前全面硬化周边场地，为地下连续墙切割提供站位，同时防止雨水通过裸土渗入，减少降排水压力。

4)在已施工完毕的转换板上，待板面强度满足要求后，将切割的地下连续墙混凝土块或大水桶放置在板面上，进行加荷反压。

5 实施效果

本工程采用紧邻已运营地铁上盖转换结构微扰动施工技术，在高施工风险、工期紧的条件下，快速、优质、安全地完成施工任务，南北两侧同时施工，共节约工期120d。最终地铁隧道最大累计变形为3.0mm，整个转换板自土方开挖到最后一块板浇筑完成，地铁隧道累计变化值仅0.6mm。

6 结语

本技术在无类似成熟施工经验的基础上，研究紧邻已运营地铁上盖转换结构微扰动施工技术，解决在严格的地铁安保要求下，地铁上方超近距离转换结构施工难题，保证转换结构的施工质量与地铁隧道安全，达到工期、成本可控的目的。

随着城市的快速发展，地铁沿线及周边工程建设日益增加，常见地铁隧道上盖建筑，特别是地铁上部土方开挖易对地铁隧道产生极大安全风险。紧邻已运营地铁上盖转换结构微扰动施工技术对地铁隧道上方结构施工具有较大的参考价值，具有良好的应用前景。