地鐵T 型換乘新建車站施工對既有運營車站的影響及對策

王慶峰

（中鐵十四局集團隧道工程有限公司，山東 濟南 250014）

1 工程概況

1.1 工程簡介

鄭州地鐵7 號線孫八寨站與已運營的鄭州地鐵5號線市第二人民醫院站T 型換乘，兩車站平面位置關系見圖1。

圖1 孫八寨站與市第二人民醫院站平面位置

孫八寨站主體為地下三層雙柱結構，標準段寬23.3 m、深約25.42 m，北盾構井段寬27.8 m、深約26.93 m。采用明挖順作法施工，圍護結構采用地連墻，標準段豎向設置4 道支撐，第1 道支撐為混凝土支撐，其余為鋼支撐。北盾構井段豎向設置4 道支撐+1 道換撐，第1、3 道支撐為混凝土支撐，其余為鋼支撐。已運營市第二人民醫院站主體標準段為地下兩層雙柱結構，寬23.1 m、深約17.35 m，換乘節點段為地下三層雙柱結構，寬26.3 m、深約26.47 m，其施工階段圍護結構采用鉆孔灌注樁。

孫八寨站主體基坑緊貼市第二人民醫院站，接縫位置圍護結構利用既有5 號線市第二人民醫院站圍護樁，圍護樁采用Φ1 200@1 500 mm 鉆孔灌注樁。孫八寨站與市第二人民醫院站接縫處基坑外側采用Φ800@450 mm 的三重管旋噴樁加固止水，加固區域半徑2 m。樁頂在第二道鋼支撐位置，樁底與地連墻底齊平。在孫八寨站與市第二人民醫院站接縫處基坑內設置三排Φ800@450 mm 三重管旋噴樁止水?？拷? 號線圍護樁第一排樁頂在第三道混凝土支撐位置，樁底與地連墻底齊平；第二、三排樁頂在底板位置，樁底與地連墻底齊平，在第三道混凝土支撐處向接縫處5 號線圍護樁間基底插管注漿，設置兩排注漿管。注漿漿液采用水泥漿，注漿范圍為接縫處樁間基底以下5 m、圍護樁兩側30 cm。

市第二人民醫院站與孫八寨站接口處地下二層采用300 mm 厚鋼筋混凝土墻，為永久隔墻后期無需拆除。地下一層與地下三層均采用200 mm 厚鋼筋混凝土墻，為臨時封堵墻，后期孫八寨站主體施工接駁時進行拆除。

1.2 地質情況簡介

孫八寨站地層主要為黏質粉土、粉質黏土。地下水位埋深為10.7 m，位于基底以上15.35 m。黏質粉土層滲透系數為0.6 m/d，粉質黏土層滲透系數為0.07 m/d，屬弱透水層。

2 總體施工方案

根據《城市軌道交通結構安全保護技術規范》（CJJ/T202—2013），市第二人民醫院站結構外邊線外側50 m 內為軌道交通控制保護區，其保護區范圍涉及孫八寨站兩個流水段。

孫八寨站采用明挖順作法施工。軌道交通控制保護區范圍內基坑開挖方向為從第一段向第二段開挖，待第一段開挖至第三道混凝土支撐位置時進行混凝土支撐施工。由于高壓旋噴樁施工工藝本身特性限制，根據類似地質條件施工經驗，旋噴樁深度過大后止水效果難以保證，因此，為盡量保證旋噴樁止水效果，對于坑內三排旋噴樁，安排在第三道混凝土支撐施工完成后，將旋噴鉆機下放至基坑內，從第三道混凝土支撐位置開始施工，代替從地面位置開始施工?？觾热判龂姌妒┕ね瓿珊筮M行5 號線圍護樁間注漿。第一段范圍內第三道混凝土支撐、旋噴樁及樁間注漿施工占用時間較長，為節省工期，在第一段施工混凝土支撐、旋噴樁及樁間注漿的同時第二段繼續向下開挖優先見底。第二段比第一段優先見底，除節省工期外，還便于提前清楚靠近既有線未知地層真實情況，同時開挖見底順序距離既有車站由遠及近，可以避免既有車站背后土體卸荷過急導致既有車站變形、開裂的情況。

孫八寨站與市第二人民醫院站連通前需拆除5號線圍護樁及鋼筋混凝土臨時封堵墻，按照先連接結構后拆封堵墻的順序進行施工［1］，即先拆除圍護樁，然后進行接口剩余結構施工將5 號線車站結構與7 號線車站結構連接，最后將封堵墻拆除連通5號線車站與7 號線車站。在5 號線結構與7 號線結構連接前存在雨水倒灌、圍護結構接縫滲漏水風險，封堵墻安排在最后拆除可以起到隔離作用。

3 對既有運營車站影響及對策

在軌道交通控制保護區內對既有車站存在影響的施工作業有地連墻施工、降水、基坑開挖、接口位置混凝土構件拆除、接口位置防水及結構施工。

3.1 地連墻施工對既有車站影響分析及應對措施

孫八寨站與市第二人民醫院站接口位置地連墻距市第二人民醫院站結構邊最近凈距僅有1.2 m，泥漿易通過槽壁土層進入既有車站，槽壁土層較薄易垮塌，一旦槽壁垮塌，既有車站結構將直接暴露在泥漿環境下，地連墻施工存在泥漿滲漏風險。（1）應對措施：對槽壁土層注水泥漿止水加固，漿液壓力控制值為0.5 MPa。該處土層為粉質黏土、黏質粉土，滲透系數小且具有一定的自穩性，經注漿后槽壁止水、穩定性大大增強，達到維持槽壁土體穩定和避免既有車站滲漏的目的［2］。（2）5 號線車站臨時封堵墻為后澆構件，其與結構板頂部接縫處難以密實，是易發生滲漏水的部位，提前進行注入聚氨酯+高強防水砂漿抹面處理。（3）嚴格控制成槽過程中護壁泥漿的質量，泥漿組成采用膨潤土泥漿加入CMC 增黏劑、純堿。泥漿性能指標：密度為1.03～1.10 g/cm3、黏度為19～25 Pa·s、pH值為8～9。成槽時要持續施工，不能停滯，成槽時間長將增大槽壁坍塌、泥漿滲漏既有車站風險，從成槽到混凝土澆筑完成的累計槽壁暴露時間不超過24 h。

3.2 降水對既有車站影響分析及應對措施

孫八寨站基坑內設置疏干降水井進行降水，降水設計為采用管井降水方案。地連墻及旋噴樁止水帷幕深度已深入不透水層，形成了封閉的止水帷幕，正常情況下孫八寨站基坑內降水基本不會對5 號線市第二人民醫院站造成影響，但仍存在坑外地下水補給坑內地下水的可能性，因此，孫八寨站降水可能會造成市第二人民醫院站范圍地下水流失，既有車站沉降。應對措施：（1）按需降水，將地下水位降至基底下1 m 處即可，避免過度抽水，降水井深度取為基底以下6 m。（2）在保證正常施工的前提下盡量縮短降水時間，不得過早啟動降水，降水在基坑開挖前20 d 開始。

3.3 基坑開挖對既有車站影響分析及應對措施

（1）孫八寨站基坑開挖將造成既有車站單側卸荷，一次性土方開挖深度過大，支撐架設不及時，均有可能導致基坑變形過大甚至失穩，進而影響既有車站。應對措施：①基坑開挖嚴格遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”原則，混凝土支撐必須達到設計強度的80%以上后方可繼續向下開挖，當開挖至鋼支撐底面以下0.5 m 時必須及時架設鋼支撐。②以基坑開挖“空間效應”原理為指導，通過橫向分塊、縱向分段、豎向分層劃分開挖單元進行基坑開挖，同時開挖過程中對稱平衡開挖，使基坑受力均衡。橫向先挖中間后挖兩側，兩側留土護壁寬度3 m，邊坡坡度1 ∶1。開挖過程中縱向每一小段長度為6 m，每一小段開挖可提供兩根鋼支撐架設空間，縱向分臺階坡度1 ∶1；橫向先挖中間后挖兩側，兩側留土護壁寬度3 m，邊坡坡度1 ∶1。開挖過程中縱向每一小段長度為6 m，每一小段開挖可提供兩根鋼支撐架設空間，縱向分臺階坡度1 ∶1，分層開挖每層深度不大于3 m。③以基坑開挖“時間效應”原理為指導，限時作業，快速開挖、快速支撐、連續施工、快速封底，縮短土體無支撐的暴露時間，土體無支撐暴露時間不能超過16 h。

（2）孫八寨站與市第二人民醫院站接縫處為薄弱環節，坑外水位較高，基坑開挖后可能出現滲漏水，造成坑外水位變化過快，導致既有車站發生沉降或傾斜。應對措施：①接縫處地連墻施工成“L”形，加強接縫處孫八寨站地連墻與5 號線圍護樁間的緊密性降低漏水風險，對地連墻與圍護樁相接處采用刷壁器對圍護樁進行清理及鑿毛，刷壁往復次數≮50 次。②在坑外旋噴樁外側從地面進行注漿，對坑外旋噴樁止水帷幕進行抗滲加強，注漿漿液采用水泥單液漿，注漿深度同坑外旋噴樁。③基坑開挖過程中對5 號線、7 號線接縫處嚴格執行掏槽檢縫制度，先掏除接縫處土體觀察有無滲漏水情況，無滲漏水再繼續開挖，掏槽檢縫過程中若發現接縫處出現滲流現象，不具備明顯水壓力，采用堵漏靈進行封堵。如果接縫出現漏水現象，具有明顯水壓力，則立即進行回填。在基坑外側從地面引孔注漿，注漿漿液采用水泥水玻璃雙液漿，注漿處理后方可繼續向下開挖。掏槽檢縫每層厚度取1.5 m，掏槽檢縫超前于土方開挖面。④伴隨開挖對接縫位置圍護樁與地連墻表面進行噴錨封閉，采用掛Φ6.5@150×150 mm 鋼筋網、噴射100 mm 厚C25早強混凝土。

3.4 接口位置混凝土構件拆除對既有車站影響分析及應對措施

（1）接口位置圍護樁拆除后，暴露的5 號線圍護樁和7 號線地連墻結合處可能出現滲漏水，造成坑外水位變化過快，導致既有車站發生沉降或傾斜。應對措施：①5 號線圍護樁拆除方向為從中間向兩端，在逐步靠近5 號線圍護樁和7 號線地連墻結合處的過程中觀察有無滲漏水現象，以便提前預判結合處是否滲漏水做好滲漏水治理準備?？拷?號線圍護樁和7 號線地連墻結合處兩端圍護樁拆除時減小一次性拆除高度，每次不超過1 m。若結合處出現滲流現象，不具備明顯水壓力，采用堵漏靈進行封堵。如果接縫出現漏水現象，具有明顯水壓力，則立即在結合處堆碼砂袋，在基坑外側從地面引孔注漿。注漿采用水泥水玻璃雙液漿，注漿處理后方可繼續向下拆除。②圍護樁拆除后及時對暴露面掛網噴錨封閉，采用掛Φ6.5@150×150 mm 鋼筋網、噴射100 mm 厚C25 早強混凝土。

（2）構件拆除產生噪音、振動、粉塵對既有車站運營環境造成不利影響，臨時封堵墻拆除時還會對站內人員造成安全風險。應對措施：①在5 號線車站內部進行全包臨時圍擋防塵、隔音，避免影響已運營車站的內部環境。圍擋豎向通高設置，采用厚6 mm 雙面硅鈣板、75#@400 mm 的輕鋼龍骨制作［3］，硅鈣板具有較好的隔音、防火功能。②采用噪音、振動、粉塵較小的繩鋸切割工藝。單根圍護樁切割分節高度不超過2 m，臨時封堵墻切割分塊尺寸為高度2 m、寬度2 m。臨時封堵墻第一塊切割時注意切割成微倒梯形，以確保順利吊裝。③臨時封堵墻拆除時考慮到繩鋸切割具有一定的危險性，為完全避免對站內人員造成傷害，臨時封堵墻切割安排在至次日非運營時間段進行。

3.5 接口位置防水及結構施工對既有車站影響分析及應對措施

5 號線與7 號線結構接縫防水圖設計為外包防水層+遇水膨脹聚氨酯止水膠+水泥基滲透結晶型防水涂料+注漿管。接口位置屬于防水薄弱環節，若防水及結構施工存在問題將導致7 號線車站結構與5 號線車站結構接縫發生滲漏水，影響5 號線車站正常運營。應對措施：（1）接口位置新澆筑混凝土加入膨脹劑，舊混凝土接觸面鑿出兩個10 cm×10 cm 的凹槽，通過增加水的滲流路徑起到防水作用。（2）設置10m 厚復合板作為5 號線車站防水甩槎的保護板，防止7 號線施工時破壞5 號線車站防水甩槎。（3）頂板以上1 m 范圍內采用水泥摻量5%的水泥土回填。（4）后期臨時封堵墻破除后在接口處頂板及側墻內側設置接水盒，用不銹鋼膨脹螺釘固定在結構上，一旦接縫發生滲漏水可以有組織地引入離壁溝排走。

4 施工監測及應急措施

4.1 施工監測

7 號線孫八寨站施工過程中對自身以及5 號線車站結構進行監測，孫八寨站基坑監測項目及控制要求見表1，既有5 號線車站監測項目及控制要求見表2。

表1 孫八寨站基坑監測項目及控制要求

表2 既有5 號線車站監測項目及控制要求

4.2 應急措施

4.2.1 地連墻施工泥漿滲漏

成槽及混凝土灌注過程中安排專人在5 號線車站24 h 值班盯控，當發現墻壁滲漏時第一時間采用棉紗、雙快水泥封堵滲漏位置。

4.2.2 降水造成既有車站沉降

坑外設置水位觀測孔，通過坑外水位觀測孔觀測水位變化情況，由于地連墻深入不透水層理論上坑外水位應基本無變化，但若實際發現水位下降較大，說明基坑內外有滲流路徑，加強水位變化及5號線車站沉降監測，必要時在坑外施工回灌井進行地下水回灌，防止地下水流失對5 號線車站造成影響?；毓嗑贾迷诔两得舾袇^，回灌方法采用管井回灌，回灌方式采用壓力回灌，回灌井深度同降水井?；毓嗨扛鶕O測數據的變化及時調整，保證抽灌平衡。

4.2.3 孫八寨站基坑變形過大

加強基坑周邊地表沉降、圍護結構變形等項目的監控量測，同時對5 號線車站結構實施變形監測，以監測數據作為施工指導，發現異常情況時立即停止開挖，必要時增設鋼支撐、回填基坑。

4.2.4 孫八寨站與市第二人民醫院站接縫處涌水

提前在基坑外側靠近接縫處增設水位觀測井，兼作備用減壓井。同時在基坑外側靠近接縫處提前從地面鉆孔埋設注漿管，一旦出現較大滲漏水立即在圍護結構外側注聚氨酯漿液。

5 結語

7 號線孫八寨站開始施工前結合施工工況進行建模計算，提前預測5 號線既有車站變形，判定是否滿足變形限值要求。計算土體采用修正摩爾-庫倫本構關系（塑性破壞），彈性模量取變形模量的3 倍，卸載模量取彈性模量的3 倍。結構單元材料采用彈性本構，邊界條件選擇地面支承，水平邊界限值水平位移，底邊界限值豎向位移。計算結果顯示：現有車站最大豎向位移發生在7 號線孫八寨站基坑降水的工況，位置為換乘節點底板中部，最大豎向位移為-4.1 mm（沉降），最大水平向位移發生在基坑開挖至坑底的工況，最大水平位移為2.7 mm（向基坑內），滿足變形限值要求。

7 號線孫八寨站施工過程中實際監測數據最大豎向位移為-1.9 mm（沉降），最大水平位移為1.2 mm（向基坑內），小于計算模型預測的5 號線既有車站變形數據，說明所采用計算模型預測偏于保守，可以用來進行既有車站變形的提前預測。同時實際監測數據滿足變形限值要求，另外整個施工過程中及接口結構施工完成后，均未發生滲漏水現象，說明孫八寨站所采取的臨近既有車站施工措施合理可行。