地铁车站下穿既有车站施工技术

1 工程概况1.1 车站概况北京地铁苹果园站位于苹果园南路沿东西向布置，本站下穿段为地下两层三跨岛式车站。车站共设置4处出入口、2座风亭、1个安全出口；规划5处施工竖井、2个无障碍电梯、2个过街通道、2个换乘通道。1.2 地质状况苹果园站的主体结构位于地下水位以上，可不考虑潜水影响、季节影响、管线渗漏等，局部可能会存在上层滞水土层，上部结构除约为2 m厚的杂填土以下基本为卵石地层，这种地层对工程开挖机具的损伤比较大。苹果园站的地质地层具体情况如图1所示。图1 苹果园站的地质地层具体情况示意1.3 周边环境本站上方存在污水管线、通信管线、雨水管线等与民生密切相关的管线，因此会对施工产生较大影响，本站需要下穿既有地铁1号线，属于特种风险源，会增加施工难度。站址位置处有多处商铺和低矮平房，靠近京门铁路，存在高层建筑及正在修建的商务区地基建筑。1.4 工程特点（1）由于本站施工为交叉工程，需要下穿既有地铁1号线、既有管线等风险源，不易进行明挖施工，因此选用暗挖法。（2）由于本站需要控制的风险源较多，因此应积极采用监控措施进行信息反馈来指导施工，防止既有建筑物发生不良沉降。（3）沉降控制等级较高，既有地铁1号线地铁车站的沉降量不应超过3 mm，其他通道沉降量不应超过5 mm。2 工艺选择由于受到既有地铁1号线以及周围既有建筑物的影响，本车站选用三拱三跨断面的分离式暗挖结构。为保证既有地铁1号线、上部管线以及周围既有建筑物的沉降值处于合理的范围，保证结构的安全性与稳定性，通过开挖方案比选，最终确定采用PBA工法进行施工。3 施工方法和步骤首先开挖施工辅助竖井至设计位置，完成后开挖施工横通道，再按照先上后下、先边后中的导洞开挖顺序进行主体车站的8个导洞的施工，开挖前通过超前深孔注浆对导洞周围土体进行超前预加固，导洞开挖完成后及时施作初期支护。施作初期支护后，在两侧底部导洞中施作条形基础，在底部中间两导洞施作底纵梁，在条形基础上施作边桩，在底纵梁处施作钢管桩，在边桩处施作丝杠。丝杠施作完成后，进行边桩冠梁施工，冠梁采用32a形工字钢，施作后需将丝杠与工字钢冠梁进行焊接，从而达到调节高度的目的。边导洞桩梁结构施作完成后，在中导洞处钢管桩上施作丝杠（施工方法与边桩施工相同）以及进行顶纵梁的施工，施作完成后及时进行回填，运用CD法开挖边扣拱以及中扣拱之后，及时进行二次衬砌扣拱以及注浆回填。待受力体系完成后，将中板以上土体进行开挖，开挖完成后进行中板以及侧墙施工，待其稳定后，开挖中板以下土体，开挖完成后施作底板以及侧墙，进而完成车站整体结构的施工。北京地铁6号线苹果园站双层结构“PBA”洞桩法施工步骤如图2所示。图2 “PBA”洞桩法施工步骤（a）第一步；（b）第二步；（c）第三步；（d）第四步；（e）第五步；（f）第六步；（g）第七步第一步：采用深孔注浆超前预加固上部左右两侧及底部土体，然后同步开挖左右导洞，开挖后及时施作初期支护；待结构稳定后，对中部两导洞两侧及底部土体进行超前预加固，先开挖中部左侧导洞，开挖后及时施作初期支护，贯通后待结构稳定，施作中部右侧导洞。第二步：进行下部四导洞施工，施工顺序与上部导洞相同，超前预加固范围为开挖导洞一周。第三步：导洞施工完成后，施工条基、底纵梁、边桩及钢管柱，安装丝杠，施工冠梁及顶纵梁，并及时回填。第四步：CD法开挖上部结构两边跨导洞间土体，台阶法开挖两中导洞之间土体，靠近边导洞的一侧先开挖，靠近中部导洞的土体后开挖，错距为5 m，最后两中导洞之间的土体开挖，错距不应少于20 m，初期支护的施作随着开挖进行。第五步：由结构中部向两侧依次拆除顶板以下的导洞侧墙的初期支护及边跨与中部导洞之间开挖所留下的中隔壁，拆除完毕后在顶板的顶部以及侧墙的外侧施作防水材料进行防水层的铺设，施作完成后进行顶板结构的二次衬砌的浇筑施工，并浇筑裸露在外的侧墙。第六步：从中楼板处向下开挖0.2 m，施作中楼板梁以及中楼板，并及时进行侧墙防水层–保护层–侧墙的有关施工，施工完成后，及时有序地将模板进行拆除，并将上部导洞剩下的底部初期支护进行拆除。

第七步：开挖基底以上土体，分段破除车站范围最底层导洞的初期支护，完成后进行底板施工，同理也应进行底板的防水层–保护层–侧墙有关施工，施工完成后即整个车站的结构施作完成，进而进行内部结构的应用性施工。4 施工关键技术4.1 导洞开挖4.1.1 难点分析由于本站施工空间有限，因此在导洞开挖过程中，一个新导洞的开挖必定会影响已经开挖的导洞，因此如何规避由于导洞间距过近的问题而产生的群洞效应是解决此问题的关键。4.1.2 施工对策此施工对导洞周围土体进行超前注浆加固措施，待土体稳定后再进行土体开挖；在进行土体开挖时采用先上后下、先边后中的开挖方式，并分层次分错距进行开挖，充分减少每次开挖对土体的扰动；导洞开挖时采用上下台阶预留核心土的方法，充分保证土体的稳定性，减少对地层的扰动；及时进行施作初期支护以及二次衬砌，保证导洞闭合成环；合理进行量测，通过信息反馈的方法实时反馈工程现状并指导施工。4.2 抬升注浆4.2.1 难点分析由于本工程下穿段采用抬升注浆的方式对既有地铁1号线进行变形、沉降控制，因此采用何种注浆方式是此工程的一项技术难题。4.2.2 施工对策此工程施工采用分阶段注浆抬升的方式对地铁1号线下方进行注浆抬升，每阶段注浆抬升均先利用深孔注浆在注浆区域四周形成止浆墙，将注浆区域形成封闭空间。封闭区域内采用分阶段、分区域、分批次、对称进行可重复注浆，直到注浆后地铁1号线沉降量可控。在进行注浆加固时用监控量测配合施工，实时调整注浆方案以及注浆压力，将注浆与监测信息化同步进行。4.3 丝杠支顶4.3.1 难点分析丝杠支顶技术是常用的防止沉降控制措施，但其安放位置以及安放后是否安全等是此次工程施工过程中的一项技术难题。4.3.2 施工对策在梁柱体系形成阶段安装丝杠，在边桩以及中柱浇筑的最后阶段，在其顶部预先埋设钢板以及相应的锚筋，埋设完后将丝杠与工字钢纵梁通过焊接相连接，通过调节丝杠将既有结构顶紧，保证丝杠–工字钢–既有地铁1号线密贴性，并在顶部钢板处埋设轴力测定计，通过测定计反映的数据进行实时监测，从而保证丝杠的正常工作，确保安全性。4.4 主体结构的扣拱施工4.4.1 难点分析此次地铁站拱部结构总长为22.6 m，单跨拱部长度均超过7 m，因此在拱部施工时会产生较大地表沉降，并且此结构的顶部密贴既有地铁1号线，车站上部还存有多条既有管线，因此确保在拱部施工过程中较好控制既有建筑物的变形与沉降是本工程的一大难点。

4.4.2 施工对策

拱部在施工时应采用少扰动的施工方式，分部多次进行开挖，尽量缩短每一次循环进尺的施工，保证拱部结构能尽早地闭合成环，构成较好的受力体系；在施工的整个过程中，对导洞拱顶下沉、地表沉降以及地铁1号线的变形做好统计，如果其中任意一项沉降值以及沉降速率不满足规范的相应要求，立即采用相应的补救措施。5 结束语随着我国轨道交通事业