鄺楚釗，盧建文，王朝龍，鐘 恩，張勝陽(yáng)

(中國(guó)建筑第八工程局有限公司華南分公司，廣東 廣州 510663)

1 項(xiàng)目概況

深圳寶安國(guó)際機(jī)場(chǎng)衛(wèi)星廳及配套工程中，旅客衛(wèi)星廳總建筑面積為23.89萬(wàn)m2，建筑高度27.65m，是地下1層至地上4層的機(jī)場(chǎng)衛(wèi)星廳公共交通建筑。

中央指廊衛(wèi)星廳站位于已運(yùn)營(yíng)地鐵11號(hào)線上方，需設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換板予以托換上部荷載，基坑底距隧道結(jié)構(gòu)最小距離僅200mm，要求基坑開(kāi)挖深度達(dá)7.1～7.8m，同時(shí)開(kāi)挖過(guò)程中還需切除原隧道施工遺留的地下連續(xù)墻。轉(zhuǎn)換板與地鐵位置關(guān)系如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)換板與地鐵位置關(guān)系

施工過(guò)程中面臨以下難點(diǎn)：①基坑開(kāi)挖深度大，且地鐵隧道卸荷后存在上浮風(fēng)險(xiǎn)；②既有隧道地下連續(xù)墻被拆除，易對(duì)地鐵造成過(guò)大擾動(dòng)；③轉(zhuǎn)換板分塊多，施工周期長(zhǎng)，時(shí)空效應(yīng)累計(jì)易使地鐵上浮超限。

2 緊鄰地鐵深基坑施工技術(shù)

為減少土方開(kāi)挖作業(yè)時(shí)由于卸壓隧道上蓋的上浮風(fēng)險(xiǎn)，采用降水后分條開(kāi)挖+壓載板的方案，為加快工期，同時(shí)開(kāi)挖南北兩段。結(jié)合城鐵線自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用預(yù)留核心覆土的分步分段施工技術(shù)，將地鐵隧道上浮、回彈變形量控制在地鐵運(yùn)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn)要求的安全范圍內(nèi)。地鐵隧道上蓋轉(zhuǎn)換板和樁基模型如圖2所示。

圖2 地鐵隧道上蓋轉(zhuǎn)換板和樁基模型

2.1 兩側(cè)開(kāi)挖工況下深基坑計(jì)算分析模擬

為確保南北兩側(cè)同時(shí)施工不對(duì)地鐵隧道造成過(guò)大擾動(dòng)，采用三維土工有限元軟件對(duì)降水、基坑開(kāi)挖、支護(hù)、反壓板施工過(guò)程進(jìn)行三維有限元仿真模擬，用于計(jì)算基坑開(kāi)挖土體應(yīng)力釋放造成的基坑周邊變形。根據(jù)施工狀況、設(shè)計(jì)方案與勘察報(bào)告等資料，利用數(shù)值分析方法，研究雙向分段分塊放坡開(kāi)挖對(duì)隧道的影響。

基坑放坡分步開(kāi)挖隧道正上方區(qū)域，兩端向中心開(kāi)挖，同步施工蓋板進(jìn)行反壓，共分13個(gè)計(jì)算步驟完成。定義第4工況為隧道正上方土方開(kāi)挖完成工況，取得轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)在基坑開(kāi)挖與結(jié)構(gòu)施工完成時(shí)引起的累計(jì)位移量。

2.2 11號(hào)線上方核心留土分段開(kāi)挖

轉(zhuǎn)換板25段分成13組施工，基坑土體在①號(hào)板試驗(yàn)段施工后，兩端同時(shí)開(kāi)挖，最后開(kāi)挖第段，分段開(kāi)挖至-4.300m時(shí)，放坡坡度為1∶1.5，分段寬約6.0m為一幅，底板按 ②～與～的順序分段施工(見(jiàn)圖3)。逐次分段開(kāi)挖期間，為確保地鐵隧道安全，土方開(kāi)挖至設(shè)計(jì)坑底0.5m以上時(shí)，人工開(kāi)挖至設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高，嚴(yán)禁采用機(jī)械開(kāi)挖，每段轉(zhuǎn)換板施工完成后方可開(kāi)挖相鄰下段土方。

圖3 分段開(kāi)挖示意

大面積施工前，以初始段為試驗(yàn)段進(jìn)一步進(jìn)行研究，以確定合理的抽條開(kāi)挖分段長(zhǎng)度。工程樁施工過(guò)程中，密切關(guān)注隧道變形情況，一旦超過(guò)警戒值立即停止施工，上報(bào)相關(guān)單位后商議解決。

2.3 基坑支護(hù)緊隨開(kāi)挖跟進(jìn)施工

11號(hào)線地鐵保護(hù)區(qū)施工支護(hù)均采用放坡+掛網(wǎng)噴混凝土形式，對(duì)地鐵隧道影響較小。

3 緊鄰地鐵地下連續(xù)墻拆除技術(shù)

衛(wèi)星廳下穿地鐵11號(hào)線隧道，需拆除旅客捷運(yùn)系統(tǒng)下方地下連續(xù)墻。該段地下連續(xù)墻厚1m，單側(cè)長(zhǎng)144m，頂部標(biāo)高為4.700m，需拆除至衛(wèi)星廳結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換底板墊層以下標(biāo)高(即-4.300m)，地下連續(xù)墻拆除高度為9m。該衛(wèi)星廳轉(zhuǎn)換板區(qū)域采用分區(qū)開(kāi)挖土方、分區(qū)澆筑轉(zhuǎn)換底板的方法，拆除時(shí)配合土方開(kāi)挖分層、分區(qū)進(jìn)行。

3.1 切割分塊原則

參照每面墻體大小且為方便吊裝，計(jì)算混凝土塊重，并對(duì)地下連續(xù)墻進(jìn)行定位放線，可同時(shí)對(duì)墻面進(jìn)行多塊分割。切割大小根據(jù)吊裝時(shí)起重機(jī)的站位與切割分塊的距離而定，在滿足分塊吊運(yùn)的前提下，需綜合考慮起重機(jī)臺(tái)班費(fèi)用及切割量。地下連續(xù)墻切割分塊如表1所示。

3.2 靜力切割拆除法

采用金剛石鏈鋸系統(tǒng)進(jìn)行切割，將滑輪支架和鏈鋸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)緊固于地下連續(xù)墻和混凝土中板上，采用鉆孔機(jī)鉆出穿鏈條所用的孔洞，便于金剛石鏈鋸與切割機(jī)進(jìn)行安裝，以連接電力、壓縮空氣和水。電源應(yīng)配備接地導(dǎo)線，并進(jìn)行檢查。水源壓力應(yīng)在4～6kPa范圍內(nèi)。切割工作由切割操作人員連續(xù)進(jìn)行，切割過(guò)程中需與吊裝人員緊密配合。

3.3 吊裝地下連續(xù)墻拆除件

分段切割后的混凝土塊應(yīng)吊裝至基坑外，根據(jù)分塊示意圖，取最不利條件進(jìn)行計(jì)算，第3～6層配合土方開(kāi)挖時(shí)，切割地下連續(xù)墻的最大分塊體積為

表1 地下連續(xù)墻切割分塊

2.25m3，因1m3鋼筋混凝土重約2.5t，當(dāng)起重機(jī)滿足作業(yè)半徑18m 時(shí)，可吊起5.6t 重物。地下連續(xù)墻切割吊裝如圖4所示。

圖4 地下連續(xù)墻切割吊裝

STC500S起重機(jī)性能滿足施工要求，起吊作業(yè)幅度為18m 時(shí)，起重臂長(zhǎng)23.38m，最大起重量為6t>5.6t。 起重機(jī)站位處采用磚渣進(jìn)行回填壓實(shí)。

4 地鐵抗浮專項(xiàng)保證措施

本工程中保證地鐵浮動(dòng)可控是重中之重，施工前組織人員進(jìn)入隧道內(nèi)部布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，后續(xù)每日監(jiān)測(cè)分析隧道變形。施工過(guò)程中為防止地鐵隧道上浮，應(yīng)嚴(yán)格控制地下水位，做好基坑抽排水工作，同時(shí)對(duì)滿足強(qiáng)度要求的已施工轉(zhuǎn)換板使用切割混凝土塊、水桶進(jìn)行反壓。

4.1 正式動(dòng)工前隧道內(nèi)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)

為確保第一時(shí)間得到地鐵隧道變形情況，項(xiàng)目聯(lián)合監(jiān)測(cè)單位與地鐵部門進(jìn)行溝通，在施工影響范圍內(nèi)的隧道中布置自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，每日定時(shí)上報(bào)隧道位移數(shù)據(jù)。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)能保證長(zhǎng)期在線連續(xù)運(yùn)行，軟件系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)警功能，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及報(bào)警信息應(yīng)能進(jìn)行無(wú)線傳輸，并在服務(wù)器內(nèi)至少存儲(chǔ)30d，以便有關(guān)方隨時(shí)掌握工程安全動(dòng)態(tài)情況。

1)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器采用測(cè)量機(jī)器人，使用定制的鋼支撐架安裝在地鐵隧道管壁上，通過(guò)電纜線接通220V電源，實(shí)現(xiàn)不間斷供電。

2)監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)遵循左右線對(duì)稱原則進(jìn)行布置，在受施工影響的既有隧道內(nèi)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置變形監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)按工程結(jié)構(gòu)、地層狀況和周邊環(huán)境確定(見(jiàn)圖5)。實(shí)際布設(shè)時(shí)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)個(gè)數(shù)及位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)通視情況進(jìn)行調(diào)整。監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用L形棱鏡，使用膨脹螺栓固定在道床、隧道壁和隧道拱頂，具體布設(shè)方式與基準(zhǔn)點(diǎn)相同。

圖5 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)點(diǎn)斷面布置

3)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，主要影響區(qū)沿隧道縱向每5m布置1點(diǎn)，次要影響區(qū)沿隧道縱向每10m布置1點(diǎn)。實(shí)際操作過(guò)程中，由于不能在開(kāi)始將所有監(jiān)測(cè)儀器及棱鏡安裝到位，所以前期可結(jié)合施工情況逐步布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，并且逐步移動(dòng)監(jiān)測(cè)區(qū)域外的基準(zhǔn)點(diǎn)，并同時(shí)多次觀測(cè)獲取固定值。

4.2 地鐵上方基坑降排水施工

本區(qū)域基坑正下方為地鐵隧道，地下水位是地鐵上浮的重要影響因素，故采取多種排水措施保證基坑順利降排水。

1)圍繞基坑坡頂采用雙排雙軸φ600@450攪拌樁，利用既有11號(hào)線圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)形成閉合止水帷幕。施工前復(fù)核樁位放線定位，以地下連續(xù)墻外露部分為界，區(qū)分隧道上方與非隧道上方，嚴(yán)格控制攪拌樁長(zhǎng)度，以免損傷隧道結(jié)構(gòu)。

2)基坑內(nèi)施工3排共19根降水井用于抽排水，中間排降水井緊貼已完工灌注樁進(jìn)行施工，確保不損傷隧道結(jié)構(gòu)。降水井中抽出的水存儲(chǔ)到大水桶中，用于轉(zhuǎn)換板反壓。

3)開(kāi)挖前全面硬化周邊場(chǎng)地，為地下連續(xù)墻切割提供站位，同時(shí)防止雨水通過(guò)裸土滲入，減少降排水壓力。

4)在已施工完畢的轉(zhuǎn)換板上，待板面強(qiáng)度滿足要求后，將切割的地下連續(xù)墻混凝土塊或大水桶放置在板面上，進(jìn)行加荷反壓。

5 實(shí)施效果

本工程采用緊鄰已運(yùn)營(yíng)地鐵上蓋轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)微擾動(dòng)施工技術(shù)，在高施工風(fēng)險(xiǎn)、工期緊的條件下，快速、優(yōu)質(zhì)、安全地完成施工任務(wù)，南北兩側(cè)同時(shí)施工，共節(jié)約工期120d。最終地鐵隧道最大累計(jì)變形為3.0mm，整個(gè)轉(zhuǎn)換板自土方開(kāi)挖到最后一塊板澆筑完成，地鐵隧道累計(jì)變化值僅0.6mm。

6 結(jié)語(yǔ)

本技術(shù)在無(wú)類似成熟施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究緊鄰已運(yùn)營(yíng)地鐵上蓋轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)微擾動(dòng)施工技術(shù)，解決在嚴(yán)格的地鐵安保要求下，地鐵上方超近距離轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工難題，保證轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量與地鐵隧道安全，達(dá)到工期、成本可控的目的。

隨著城市的快速發(fā)展，地鐵沿線及周邊工程建設(shè)日益增加，常見(jiàn)地鐵隧道上蓋建筑，特別是地鐵上部土方開(kāi)挖易對(duì)地鐵隧道產(chǎn)生極大安全風(fēng)險(xiǎn)。緊鄰已運(yùn)營(yíng)地鐵上蓋轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)微擾動(dòng)施工技術(shù)對(duì)地鐵隧道上方結(jié)構(gòu)施工具有較大的參考價(jià)值，具有良好的應(yīng)用前景。