低凈空高架橋下蓋挖逆作部位地鐵車站施工風(fēng)險(xiǎn)管控

史力

（無(wú)錫地鐵集團(tuán)有限公司建設(shè)分公司，江蘇 無(wú)錫 214000）

目前，隨著我國(guó)地鐵建設(shè)的大力發(fā)展，越來(lái)越多的城市開(kāi)始修建地鐵車站，由于前期高架橋及內(nèi)環(huán)交通建設(shè)在前，地鐵車站建設(shè)在后，不可避免地會(huì)出現(xiàn)很多地鐵規(guī)劃車站跨高架下施工的情況，深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)受限，常規(guī)的設(shè)備及施工方法在凈空不足的環(huán)境下，無(wú)法展開(kāi)作業(yè)，給地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工帶來(lái)很大困難。圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量因?yàn)閳?chǎng)地受限，難以控制，又對(duì)基坑開(kāi)挖及結(jié)構(gòu)施工造成很大的安全和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)，由于車站位于高架橋下，尤其在繁華十字路口，城市管線較多，在交通主要路口，交通流量大，出于車輛通行需要，基坑通常采用蓋挖法施工，結(jié)構(gòu)通常采用逆作法施工，使得施工難度及風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增加。

在無(wú)錫地鐵建設(shè)過(guò)程中多次穿越低凈空高架橋，在1 號(hào)線新光路站、人民醫(yī)院站，2 號(hào)線靖海站、河埒口站修建過(guò)程中時(shí)常發(fā)生基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲水現(xiàn)象。深基坑圍護(hù)樁間滲漏水常有發(fā)生。本文以無(wú)錫地鐵3 號(hào)線07 標(biāo)太湖花園站高架橋下蓋挖逆作法施工為案例進(jìn)行說(shuō)明。

1 工程概況

太湖花園站是無(wú)錫地鐵3 號(hào)線一期工程的第十三座車站，車站沿長(zhǎng)江北路路中設(shè)置，跨長(zhǎng)江北路與金城路交匯路口。車站東北側(cè)為28 層多友大廈，西北側(cè)為33 層的銘城花園；東南角為規(guī)劃地下商場(chǎng)用地、麥庫(kù)商業(yè)大廈及仁德醫(yī)院。西南角為太湖花園小區(qū)。該站高架橋下采用蓋挖逆作法施工，其它位置采用明挖順作法施工。施工重難點(diǎn)位于蓋挖逆作區(qū)域。

該站逆作頂板區(qū)位于長(zhǎng)江北路與金城路交叉口，金城路上為金城高架，橫穿車站主體中心部位，高架寬度約25m，高架下凈高約6～7m。高架橋下東西兩側(cè)主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)各采用22 根ф1000@1200mm 鉆孔灌注樁施工，圍護(hù)樁外側(cè)采ф 800@500mm 三排旋噴樁進(jìn)行止水加固，基坑內(nèi)側(cè)樁間未采用掛網(wǎng)噴錨找平，后經(jīng)設(shè)計(jì)變更添加此項(xiàng)施工措施。

本段開(kāi)挖范圍自上而下土層依次是：①1 雜填土層、①2 素填土層、③1 粘土、③2 粉質(zhì)粘土、④1 粘質(zhì)粉土、④2 粉砂夾粉土、⑤1 粉質(zhì)粘土、⑥1 粘土。目前滲涌水涌砂處位于地面下11m 左右，土層為：④1 粘質(zhì)粉土、④2 粉砂夾粉土，土質(zhì)很差，砂性土受雨水及地下水影響較大，極易出現(xiàn)滲漏及涌水涌砂。

2 低凈空高架橋下蓋挖逆作法施工風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)

（1）基坑風(fēng)險(xiǎn)存在的客觀性和普遍性：在圍護(hù)及主體結(jié)構(gòu)施工的全壽命周期內(nèi)，風(fēng)險(xiǎn)時(shí)刻存在，直到結(jié)構(gòu)封頂。

（2）某一具體風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的偶然性和大量風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的必然性：某一具體風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生是隨機(jī)的，但其呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，比如開(kāi)挖階段圍護(hù)結(jié)構(gòu)基坑滲漏，主體結(jié)構(gòu)滲漏。

（3）風(fēng)險(xiǎn)的可變性：在整個(gè)項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中，各種風(fēng)險(xiǎn)在質(zhì)和量上會(huì)隨時(shí)間有所變化。有的風(fēng)險(xiǎn)將得到控制，有些風(fēng)險(xiǎn)會(huì)發(fā)生并得到處理，同時(shí)在項(xiàng)目的每一階段都可能產(chǎn)生新的風(fēng)險(xiǎn)。比如圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工階段的成樁質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、樁間止水階段的加固不到位導(dǎo)致的漏水風(fēng)險(xiǎn)、主體結(jié)構(gòu)施工階段的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)等。

（4）風(fēng)險(xiǎn)的多樣性和多層次性：地鐵基坑項(xiàng)目周期長(zhǎng)，技術(shù)復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)因素多且種類復(fù)雜，大量風(fēng)險(xiǎn)因素內(nèi)在關(guān)系復(fù)雜，各風(fēng)險(xiǎn)因素和外界之間相互交叉影響，又使風(fēng)險(xiǎn)顯示出多層次性。前期風(fēng)險(xiǎn)控制及處理不到位，極易給后續(xù)施工及作業(yè)造成很大困難和風(fēng)險(xiǎn)。

3 低凈空高架橋下蓋挖逆作法施工難點(diǎn)

3.1 基坑周邊環(huán)境復(fù)雜

對(duì)于采用蓋挖法及逆作法施工的地鐵基坑，施工場(chǎng)地先天不足，周邊交通條件普遍繁忙，周邊建筑物較多，場(chǎng)地小，不具備大開(kāi)挖的條件，為緩解由地鐵施工引起的城市擁堵問(wèn)題，需要借助臨時(shí)鋪蓋板及逆作頂板來(lái)形成臨時(shí)道路引導(dǎo)交通，或利用臨時(shí)鋪蓋板作為施工便道來(lái)作業(yè)，本站即為前者。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工困難

高架下凈高約6m，無(wú)法采用地下連續(xù)墻施工，常規(guī)的鉆孔灌注樁機(jī)及旋噴機(jī)械也無(wú)法滿足施工要求。圍護(hù)樁垂直度不易控制，高架橋下管線密集，且埋深較深，由于受交通影響及開(kāi)挖深度影響，無(wú)法進(jìn)行放坡開(kāi)挖，過(guò)程中無(wú)法處理，對(duì)后期立柱樁施工及旋噴施工造成影響。

3.3 高架橋下格構(gòu)立柱樁定位難

立柱樁與蓋挖頂板進(jìn)行臨時(shí)結(jié)合，后期需進(jìn)行混凝土施工作為車站結(jié)構(gòu)立柱，因此對(duì)立柱的定位精度要求較高。而江海高架橋下凈空根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量只有6m，無(wú)法利用吊車等大型設(shè)備吊裝，格構(gòu)立柱及鋼筋籠必須分節(jié)安放，接頭質(zhì)量及定位精度等不易保證。

3.4 施工場(chǎng)地狹小

現(xiàn)場(chǎng)因處于繁華路段，高架橋有橋墩，周邊有綠化，交通流量大，為確保周邊居民出行，讓路于民，不能間斷交通；加之既有管線需要一次遷改，在沒(méi)有遷改前不能破環(huán)廢除管線，導(dǎo)致施工場(chǎng)地狹小，圍護(hù)結(jié)構(gòu)作業(yè)困難。

3.5 土方開(kāi)挖及支撐架設(shè)難度大

全鋪蓋及逆作板位于主干道上，從而導(dǎo)致小挖機(jī)從板下取土翻土?xí)r間加長(zhǎng)，開(kāi)挖速度慢；鋼支撐架設(shè)時(shí)，由于無(wú)法用吊車配合，架設(shè)難度大，速度慢，容易導(dǎo)致支撐架設(shè)不及時(shí)，基坑累計(jì)變形報(bào)警，從而導(dǎo)致周邊道路開(kāi)裂、管線下沉斷裂、房屋傾斜開(kāi)裂等一系列不利影響。

3.6 基坑受動(dòng)荷載影響大

由于設(shè)置臨時(shí)鋪蓋板用于行車，社會(huì)車輛所引起的動(dòng)荷載通過(guò)鋪蓋板傳遞到基坑，不利于基坑開(kāi)挖時(shí)的變形控制，容易導(dǎo)致基坑變形增大，或者引發(fā)圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏。

3.7 基坑開(kāi)挖滲漏風(fēng)險(xiǎn)大、搶險(xiǎn)困難

由于開(kāi)挖地層有④1 粘質(zhì)粉土、④2 粉砂夾粉土，且圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁，圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體性不如地連墻，基坑開(kāi)挖過(guò)程中滲漏風(fēng)險(xiǎn)極大。且一旦發(fā)生險(xiǎn)情，由于開(kāi)挖區(qū)域上方為機(jī)動(dòng)車道，無(wú)法隨時(shí)占道，應(yīng)急搶險(xiǎn)困難。

3.8 結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)大

逆作板下施工，砼澆筑無(wú)法采用天泵，必須采用地泵管澆筑，砼澆筑速度慢，泵車易堵管，砼澆筑易出現(xiàn)不連續(xù)，影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量。且逆作法施工，結(jié)構(gòu)施工縫處，澆筑及振搗困難，極易發(fā)生結(jié)構(gòu)滲漏水。此外，逆作段車站側(cè)墻混凝土澆注沒(méi)有作業(yè)空間，混凝土無(wú)法按照常規(guī)混凝土澆筑一樣振搗，存在側(cè)墻蜂窩麻面現(xiàn)象，不能保證混凝土施工質(zhì)量，導(dǎo)致車站混凝土自防水體系不閉合。

4 低凈空高架橋下蓋挖逆作法施工合理化建議及風(fēng)險(xiǎn)控制措施

4.1 解決橋下圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工難題

6m 左右低凈空高架橋下圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工，常規(guī)機(jī)械及設(shè)備無(wú)法展開(kāi)作業(yè)，立柱樁及格構(gòu)柱難以吊裝和連接，是第一個(gè)需要解決的問(wèn)題。主要的解決措施為：

（1）改造已有鉆孔樁機(jī)，降低樁機(jī)機(jī)身高度及鉆桿高度，以適用于橋下施工?；匦@樁基設(shè)備通常機(jī)架高度為12m，而本處高架橋下凈空只有5.8m，不能滿足高度要求，因此需改造樁基架體，改短主立桿，切掉高出高架凈空的6.2m，以滿足橋下凈空要求。改造示意圖如圖1～2 所示。

圖1 改造前回旋樁機(jī)CAD 圖

圖2 改造后回旋鉆機(jī)CAD 圖

（2）針對(duì)立柱樁鋼筋籠遠(yuǎn)遠(yuǎn)＞場(chǎng)地凈空，無(wú)法進(jìn)行吊裝作業(yè)問(wèn)題，對(duì)鋼筋籠進(jìn)行分節(jié)處理，分節(jié)吊裝及焊接，鋼筋籠每次3m 長(zhǎng)，需要分10 次焊接，每根鋼筋籠需要焊接安裝2d，為了保證立焊焊接質(zhì)量，防止成孔后鉆孔樁塌孔，摒棄傳統(tǒng)的電弧焊，而采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，高效、用電量低、低排放、節(jié)能環(huán)保。

（3）對(duì)于過(guò)程中廢棄的管線，加工鋼箱，分節(jié)分段進(jìn)行清理。

（4）圍護(hù)樁外側(cè)采ф800@500mm 三排旋噴樁進(jìn)行止水加固，為確保旋噴樁施工質(zhì)量，在施工時(shí)對(duì)于旋噴樁施工參數(shù)邀請(qǐng)專家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，慢提鉆桿，加大水泥用量60t。單側(cè)圍護(hù)樁外采用旋噴樁131 根進(jìn)行加固，加固深度29m，單根用時(shí)約6h。

（5）在前期設(shè)計(jì)階段經(jīng)過(guò)多次討論，修改設(shè)計(jì)方案，以能做連續(xù)墻的范圍盡可能施做連續(xù)墻為原則，現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)墻作業(yè)鋼筋籠距離橋面10cm，確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)不漏水。雖然增加地下連續(xù)墻施工難度，但做到了樁間不漏水。

（6）在2 號(hào)線靖海公園站施工時(shí)由于高架下開(kāi)挖區(qū)域不存在管線，為便于施工，把地面下降的基坑地板部位下降了3.8m，然后進(jìn)行鉆孔樁施工，便于鉆孔樁的分節(jié)數(shù)量減少，提高工作效率。

4.2 解決橋下格構(gòu)柱難定位難題

對(duì)灌注樁所需安裝的格構(gòu)柱采用高強(qiáng)螺栓分節(jié)連接，解決格構(gòu)柱安裝高度不足、連接不牢的問(wèn)題，摒棄傳統(tǒng)的焊接連接工藝，操作簡(jiǎn)單，施工速度快，安全可靠性高[1]。

由于高架橋下最小凈空為5.8m 左右，無(wú)法滿足格構(gòu)柱一次完全起吊安放，格構(gòu)柱分節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)度為4.5m 左右。格構(gòu)柱采用8.8 級(jí)M22 螺栓以及690mm×460mm×20mm Q345 鋼板連接，角鋼每側(cè)開(kāi)孔6×φ24mm 螺孔；為了加快螺栓的安裝速度，采用氣動(dòng)扳手對(duì)螺栓進(jìn)行擰緊。如圖3所示。

圖3 格構(gòu)柱螺栓連接圖（單位：mm）

為保證整體的垂直度，格構(gòu)立柱下放過(guò)程中實(shí)時(shí)利用靠尺檢查，確保垂直度合格后繼續(xù)下放；格構(gòu)立柱精確定位采用定位架，采用地面定位架確保精度；安放澆筑混凝土導(dǎo)管，立柱樁采用雙導(dǎo)管灌注，格構(gòu)柱樁導(dǎo)管從格構(gòu)柱中心插入，使用導(dǎo)管規(guī)格為Φ200mm，然后澆筑混凝土?；炷吝_(dá)到一定強(qiáng)度后，在型鋼格構(gòu)柱外側(cè)回填碎石或砂，拆除頂部定位鋼板及框架。

4.3 解決基坑開(kāi)挖過(guò)程中施工風(fēng)險(xiǎn)

（1）開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)樁間進(jìn)行噴錨，降低滲漏風(fēng)險(xiǎn)。①樁間掛網(wǎng)：采用Φ8@150×150mm 鋼筋網(wǎng)片，Φ12@1200×1200mm 錨筋，混凝土噴射厚度100mm；②混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C20 混凝土；③噴射面積：逆作頂板到底板墊層面11.83m 高范圍內(nèi)，26.23m 寬灌注樁寬度范圍內(nèi)。

樁間掛網(wǎng)的好處為：①樁間掛網(wǎng)錨噴找平，將樁與樁之間連接成整體，有利于抵抗基坑外側(cè)側(cè)向土壓力，有利于基坑變形與穩(wěn)定；②可以封堵樁與樁之間的接縫，封堵流水流砂界面，避免出現(xiàn)大的滲漏孔洞；③可以解決圍護(hù)樁基面起伏不平的問(wèn)題，保證鋼圍檁架設(shè)的質(zhì)量及側(cè)墻防水鋪設(shè)的質(zhì)量，對(duì)基坑受力及側(cè)墻防水施工質(zhì)量均有利。

（2）在鋪蓋板邊上的基坑外部增設(shè)降水井，進(jìn)行坑外降水，同時(shí)降水井在出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)兼做應(yīng)急回灌混凝土井用。

（3）橋下樁間開(kāi)挖，嚴(yán)格執(zhí)行掏槽檢縫制度。。先探挖溝槽，確定樁間無(wú)滲漏后才能繼續(xù)往下開(kāi)挖，如有滲漏，第一時(shí)間采取封堵或者覆土反壓措施，先穩(wěn)住滲漏點(diǎn)，再進(jìn)行注漿處理。

（4）加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)，及時(shí)預(yù)警。測(cè)量是施工的眼睛，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控支撐軸力變化、墻體測(cè)斜及周邊地面及管線沉降情況，當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)異常時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

（5）基坑開(kāi)挖施工階段，圍護(hù)結(jié)構(gòu)局部有滲漏現(xiàn)象發(fā)生，主要采取“堵、排、引”的方法進(jìn)行控制，減少基坑外側(cè)水壓力。在網(wǎng)噴前把圍護(hù)樁鋼筋頭鑿除出來(lái)，焊接鋼板，用棉紗堵塞，防止?jié)B漏水帶出流沙；用雙快水泥抹面，預(yù)埋注漿管。

4.4 加強(qiáng)蓋挖逆作板下砼澆筑時(shí)的組織與振搗質(zhì)量

（1）采用兩臺(tái)泵車對(duì)稱澆筑。由于逆作板下側(cè)墻需要對(duì)稱澆筑，而一臺(tái)泵車澆筑時(shí)由于逆作板下外接泵管移動(dòng)困難，無(wú)法滿足要求，因而采用兩臺(tái)泵車對(duì)稱澆筑，加快砼澆筑的速度，避免出現(xiàn)支架受力不均，以保證砼澆筑安全及砼澆筑的連續(xù)性。

（2）合理布置負(fù)一層側(cè)墻澆筑口。逆作板下，最難澆筑的部位為負(fù)一層側(cè)墻，由于逆作頂板已提前完成，本處為后澆，因此，需要在側(cè)墻上預(yù)留砼澆筑口。考慮在負(fù)一層側(cè)墻頂部不封口，順著側(cè)墻水平方向，通長(zhǎng)預(yù)留寬度為30cm 的澆筑口，如圖4所示。

圖4 側(cè)墻預(yù)留斜槽澆筑口立面位置圖（單位：mm）

（3）適當(dāng)調(diào)高砼坍落度，增加砼的和易性和流動(dòng)性，避免造成泵管堵塞及側(cè)墻砼填充不到位造成的蜂窩等質(zhì)量缺陷。

4.5 對(duì)鋪蓋板通行車輛限載

對(duì)于逆作頂板及鋪蓋施工區(qū)域，要對(duì)鋪蓋板上的通行車輛進(jìn)行限載，減小外部動(dòng)荷載對(duì)基坑的不利影響。

4.6 加強(qiáng)基坑外側(cè)管線風(fēng)險(xiǎn)控制措施

基坑開(kāi)挖過(guò)程中，制定專門的管線保護(hù)方案，安排管線負(fù)責(zé)專人對(duì)周邊管線進(jìn)行巡查。同時(shí)，配合施工監(jiān)測(cè)，掌握管線和地面沉降的第一手資料，以便于采取應(yīng)對(duì)措施。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在施工過(guò)程雖然發(fā)生了一次小的滲漏水搶險(xiǎn)事件，但沒(méi)有發(fā)生重大的基坑安全事故。在確保安全的情況下，克服了很多難題，車站已順利封頂，實(shí)體結(jié)構(gòu)做到了外美內(nèi)實(shí)，為在城市低凈空高架橋下逆做地鐵施工提供參考。