劉 毅

（中設設計集團股份有限公司，江蘇 南京 210000）

隨著我國城市人口逐漸擴大、私家車保有量暴增，市內(nèi)交通日益擁堵已經(jīng)成了全國各大城市的一大棘手問題，而地鐵具有安全、舒適、環(huán)保、不擁堵的特點，可以極大方便廣大市民的出行。因此，當下地鐵建設已經(jīng)成為各大城市解決城市交通擁堵的重要舉措。同時，為滿足城市的擴張，大部分城市提前對初始開發(fā)區(qū)域進行地鐵建設，為減少建造成本，明挖區(qū)間成了優(yōu)先的選擇，但區(qū)間結(jié)構(gòu)上浮問題往往容易被施工建設者所忽視，結(jié)構(gòu)上浮若處理不當，輕則造成地鐵開通運營后的舒適度及維護難度，重則造成列車行車安全、甚至人員傷亡的重大問題。文章分析了區(qū)間明挖隧道結(jié)構(gòu)上浮的原因，并以實際工程的結(jié)構(gòu)上浮事件為背景，提出了處理措施及要點，盡量還原區(qū)間結(jié)構(gòu)設計原狀，恢復后續(xù)地鐵各項運行功能。

1 依托工程概述

某城市地鐵延長線位于前期開發(fā)區(qū)域，道路及排水等市政設施極不完善，地鐵結(jié)構(gòu)設計為矩形雙洞框架結(jié)構(gòu)，每42m 左右設置一道變形縫，采用明挖法施工。建設過程中，為滿足建設期間交通功能，采取分段開挖的組織方式，在某區(qū)間段結(jié)構(gòu)完成后，因基坑回填高度不足、積水抽排不及時，造成區(qū)間結(jié)構(gòu)上浮，最大上浮量達77cm，嚴重影響地鐵結(jié)構(gòu)開通運營的設計要求，且現(xiàn)狀情況下，無法通過設計調(diào)坡調(diào)線進行解決[1]。為恢復區(qū)間結(jié)構(gòu)地鐵運營設計功能，同時最大可能減少處理費用投入，上浮段區(qū)間結(jié)構(gòu)需最大程度進行復位，通過調(diào)坡調(diào)線等技術(shù)措施，以此滿足地鐵運營功能設計要求。

2 結(jié)構(gòu)上浮原因分析

上浮是結(jié)構(gòu)出現(xiàn)高程隆起現(xiàn)象，主要是結(jié)構(gòu)自重、抗拔力小于上浮力造成的。本案例區(qū)間結(jié)構(gòu)上浮的主要原因包括以下幾點：

（1）該上浮區(qū)間段結(jié)構(gòu)兩側(cè)空間狹小，大型機械無法有效碾壓，上部道路存在修筑后下沉的嚴重病害隱患，為保證回填質(zhì)量，結(jié)構(gòu)兩側(cè)采用中粗砂回填；同時，結(jié)構(gòu)頂板以上計劃采用黏土回填，因天氣原因，實際未回填。

（2）該上浮區(qū)間段市政排水管不完善，基坑地勢低洼。

（3）長時間暴雨惡劣天氣，基坑外雨水一直涌向基坑，造成水位持續(xù)上升，且未采取有效措施應對，未能及時排除基坑積水。

（4）回填的中粗砂孔隙率和存水量大，透水性強，基坑水位超過頂板時，此時每延米結(jié)構(gòu)自重599.625kN，浮力約為683.55kN，浮力大于結(jié)構(gòu)自重，造成結(jié)構(gòu)上浮；同時結(jié)構(gòu)兩側(cè)回填砂下陷，并進入結(jié)構(gòu)底板以下，積水抽排水位下降后，結(jié)構(gòu)無法復位[2]。

（5）區(qū)間結(jié)構(gòu)每42m 左右設置一道變形縫，為柔性連接，在不利工況下，促進了結(jié)構(gòu)上浮的隱患；同時設計風險考慮不足，未充分考慮結(jié)構(gòu)上浮風險，并進行抗拔設計。

3 區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)上浮處置方案

根據(jù)本工程的實際現(xiàn)狀，結(jié)構(gòu)完全復位至原設計的難度、代價過大，且?guī)缀醪豢赡埽?jīng)充分研究，特制定了“盡量復位、滿足設計調(diào)坡調(diào)線、結(jié)構(gòu)鑒定安全”的關(guān)鍵原則，具體處理方案如下：

（1）基坑積水抽排。采用水泵將基坑內(nèi)明水及中粗砂內(nèi)的孔隙水抽排干，同時在積水疏干過程，讓結(jié)構(gòu)得到一定程度復位。

（2）挖除結(jié)構(gòu)兩側(cè)中粗砂。隨著基坑積水的抽排，采用長臂挖機、普通挖機及人工配合的方式，對結(jié)構(gòu)兩側(cè)中粗砂進行挖除，挖除過程應對稱進行。

（3）結(jié)構(gòu)限位裝置施工。為避免處理過程中結(jié)構(gòu)平面位置朝不利方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)變形縫、施工縫側(cè)墻兩側(cè)需設置結(jié)構(gòu)限位裝置；限位裝置由兩部分組成，底部為C20 砼固定墩，尺寸為1.5m（長）×1.2m（高），變形縫處固定墩寬度（線路方向）為2m，施工縫處固定墩寬度（線路方向）為1m。另外，限位裝置與結(jié)構(gòu)接觸面距離2cm，限位裝置內(nèi)側(cè)設置1cm 厚四氟板，如圖1 所示。

（4）底板底部中粗砂清理。該處理過程主要包括局部清砂及設置杉木支墊、底部全面清砂兩個步驟：第一步，將方木支墊空間范圍的中粗砂掏出，然后將杉木支墊塞入結(jié)構(gòu)底板以下，并與底板密貼；杉木支墊每3m左右對稱設置一道，支墊長1200mm，寬500mm，高度根據(jù)結(jié)構(gòu)剩余上浮高度進行確定，如圖2 所示。第二步，杉木支墊布置完成后，開始組織人工手持高壓水槍朝底板以下中粗砂進行沖洗，沖洗過程結(jié)構(gòu)兩側(cè)應同時對稱進行；沖洗過程對中粗砂及時進行清理，并安排技術(shù)人員對結(jié)構(gòu)進行連續(xù)監(jiān)測，防止結(jié)構(gòu)兩側(cè)發(fā)生傾斜。此步驟是整個上浮復位處理過程的關(guān)鍵，意在充分利用中粗砂遇水自穩(wěn)性差、流動性較強及杉木材質(zhì)硬度較低、受壓較易變形特點，將區(qū)間結(jié)構(gòu)盡量朝原始設計進行高程復位。

圖1 限位裝置大樣圖（單位：m）

圖2 杉木支墊示意圖（單位：mm）

（5）待結(jié)構(gòu)高程穩(wěn)定后，委托第三方結(jié)構(gòu)鑒定單位，對結(jié)構(gòu)進行安全鑒定；在對現(xiàn)場檢測后，采用有限元方法對結(jié)構(gòu)在上浮與回落過程中的損傷狀況進行深入的計算分析和研究，并對結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及后期使用的安全性進行分析評估，鑒定結(jié)果若滿足設計要求，對區(qū)間結(jié)構(gòu)平面、高程進行貫通測量，在不影響地鐵運行功能情況下，對隧道線路進行調(diào)坡調(diào)線設計[3]。

（6）底板下部空隙填充。區(qū)間結(jié)構(gòu)復位到一定程度后，結(jié)構(gòu)底板與原墊層間存在一定高度，為保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需對其進行有效填充[4]?；靥钐畛漤樞虬凑諒牡拖蚋叩脑瓌t，根據(jù)不同的間隙厚度采用兩種方案處理?？傮w原則：①對于底板底空隙大于10cm 部分，采用C30 微膨脹自密實砼進行回填；②對于底板底空隙小于10cm 部分，考慮到自密實砼可能無法完全實現(xiàn)空隙填充，采用M30 微膨脹自密實砂漿進行回填。

（7）底板底回填情況檢測。為保證結(jié)構(gòu)底板以下回填屬于密實狀態(tài)，回填材料終凝后，采用地質(zhì)雷達對底板進行掃描，如發(fā)現(xiàn)存在孔隙，則從結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)在結(jié)構(gòu)底板上鉆孔，孔徑為φ50mm，并向孔內(nèi)灌漿，灌漿材料采用高強無收縮水泥灌漿料。

（8）防水修復及土方回填。對結(jié)構(gòu)受損部分防水按照設計要求重新進行修復，并組織對基坑按照分層、分段的方式進行回填，回填過程保證均勻、對稱，分層回填厚度不超過30cm[5]。回填料采用密實的黏性土，壓實度不小于87%，回填高度為規(guī)劃地面高程。

4 施工要點和質(zhì)量保障措施

本項目主要的質(zhì)量問題是結(jié)構(gòu)上浮后不滿足軌道運營設計規(guī)范要求，因此需要對上浮后的結(jié)構(gòu)進行復位處理，確保復位后經(jīng)過設計調(diào)坡調(diào)線能滿足軌道運營功能要求。

（1）該區(qū)間上浮段已無法復位到原始狀況，因此要做到處理方式的經(jīng)濟、可行性，必須從設計的角度掌握結(jié)構(gòu)可調(diào)坡調(diào)線的結(jié)構(gòu)工況，施工處理做到超前謀劃，做到心中有底。整個處理過程，絕對不可以按照走一步、算一步的思路進行處理，不然對后續(xù)整個處理過程難以做到指導意義，因此處理前要掌握該結(jié)構(gòu)復位、下降多少可以通過設計來解決，充分利用外界的技術(shù)措施來解決問題。

（2）對上浮結(jié)構(gòu)復位處理過程，要求對結(jié)構(gòu)做好限位措施，處理須同步、對稱，預防上浮結(jié)構(gòu)在處理過程中形成二次傷害，或向不利方向發(fā)展，保證結(jié)構(gòu)基本同步、均勻的向下復位，朝著設計可調(diào)坡調(diào)線的高程處理。此項工作也異常重要，一旦處理過程出現(xiàn)意外，結(jié)構(gòu)發(fā)生較大傾斜，則對于一直想通過后續(xù)調(diào)坡調(diào)線的措施則可能大概率前功盡棄。

（3）結(jié)構(gòu)復位到允許位置后，必須保證底板底部處于密實狀態(tài)。若回填不密實，存在大面積孔洞，后期運營過程，受列車長期振動荷載影響，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂、下沉，軌道變形，進而威脅到地鐵軌道運營安全。因此，對底板以下部分空隙回填材料把控、處理及回填后雷達掃描檢測，是整個處理結(jié)果的重中之重。

上浮結(jié)構(gòu)整個處理過程，存在幾項關(guān)鍵施工過程，如圖3、圖4 所示。

圖3 中粗砂挖除

圖4 杉木支墊設置

最后，為確保結(jié)構(gòu)上浮復位處理后質(zhì)量滿足各方要求，各參建單位對該結(jié)構(gòu)進行了全面驗收，經(jīng)評定，驗收程序到位，質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)范驗收標準要求，驗收合格。

5 結(jié)束語

由于該區(qū)間段結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了上浮質(zhì)量問題，若對上浮段結(jié)構(gòu)進行破除、返工處理，將在經(jīng)濟、工期上帶來極大的損失。因此，在遇到這個國內(nèi)地鐵明挖區(qū)間上浮質(zhì)量處理可參考案例幾乎沒有的情況下，我們需要及時厘清思路，采取最經(jīng)濟、工期可接受的方式，對結(jié)構(gòu)進行復位處理，確保后期地鐵運營的舒適度、安全等功能需求。文章分析了該明挖區(qū)間結(jié)構(gòu)上浮的原因，并提出了該案例的解決方案，同時給出了施工要點和相關(guān)的質(zhì)量保障措施，經(jīng)過第三方結(jié)構(gòu)安全鑒定，同時經(jīng)過地鐵開通運營的長期檢驗，可以得出本案例處理是成功的，取得了良好的經(jīng)濟和社會效應，對類似結(jié)構(gòu)的施工，提供了不利工況的風險參考依據(jù)，特別是對地鐵明挖區(qū)間類似結(jié)構(gòu)上浮處理具有較強的參考價值。