近接距离上跨既有线区间明挖基坑施工技术

周锡兵

摘 要：成都轨道交通高速建设发展的过程中，新建与既有的地铁线路近接工程施工成为最大的安全风险问题之一，在施工中因降水、卸载等过程隧道本身外界条件变化，受力状态亦产生改变，内力重新分布，最大的风险为卸载后隧道反压力不足而引起的上浮或者下沉将会导致隧道自身结构过度变形、沉降甚至开裂等破坏，更会降低整个路网的运营能力。故在面临既有线近接距离基坑开挖施工中既要满足既有线结构受力安全，又要达到施工方案快速实施，以提高结构作用实践的安全稳定性。

关键词：近接工程;上跨或下穿;既有线隧道;安全

1 工程概况

成都西站（原成都西站）为成都轨道交通9号线一期工程第12个车站，车站位于武青北路与万卉三路交叉路口北侧，南北向布置，周边主要建筑有：车站东侧为国铁成都西站及综合交通枢纽，小里程端东南侧临近既有4号线（已运营）车站及区间。9号线F2号出入口与既有4号线成都西站-中坝站区间呈93.24°垂直跨越，跨越长度基坑方向长30 m，基坑宽度7.5 m;区间隧道拱顶距地面9.62 m，F2号出入口基坑底板距地面7.82 m，跨既有线上方基坑底距既有线隧道1.72 m。

根据实地地质调绘以及钻探揭露成果资料，F2号出入口施工范围地质自上而下分部为：杂填土、卵石土（稍密）、卵石土（中密）、卵石土（密实）。附属底板位于土层交界处大部分主要位于<2-9-4>密实卵石层中，局部结构位于密实卵石及杂填土中;工程年平均水位变幅1.2 m～3.5 m，地下水平均埋深约5.2 m。

2 出入口近接既有线隧道方案

2.1 上跨既有线方案思路

成都西站位于交通枢纽要道，车流量大，F2号出入口横跨主干道，受控因素多，制约条件复杂。既有4号线成都西站-中坝站区间与基坑底距既有线隧道仅1.72 m，既有线保护施工难度大[1]。为确保施工及既有线安全，按照以下思路进行方案设计：

（1）跨4号线既有区间基坑，本附属在4号线区间左右线前后5 m范围内均采用人工挖孔桩布置，挖孔工程中应仔细定位控制桩身垂直度，不得超挖。

（2）施工前对开挖范围进行降水，避免覆土荷载减少后隧道上浮;对主体与盾构隧道间土体加固，减小施工过程中隧道隆起位移;土体开挖至距基坑底3.5 m时，分段分台阶人工开挖，降低相邻管片的差异沉降[2];开挖至基坑底后立即施作反压荷载，避免卸载后土体回弹引起的管片上浮。

（3）附属基坑施工过程中既有区间需采用实时自动化监测设备，随时监控既有区间情况。

（4）施工过程中应注意对区间结构的保护，基坑周边堆载不得超过20 kPa。

（5）施工前做好应急预案的编制，以应对各种危及区间结构安全的突发情况。

2.2 F2号出入口分段方案

F2号出入口上跨4号线既有线，根据设计要求F2口施工分3序开挖施做;工艺流程为：先期施作Ⅰ号基坑，此部分包含F2口工作竖井及F1口;再进行Ⅱ号基坑施工，此部分开挖前需完成地面注浆加固施工;最后进行Ⅲ号基坑施工。

（1）Ⅰ号基坑施工：交通疏解打围→围护结构施工→管棚施工区域两端工作竖井开挖→管棚施工/F1口剩余土方开挖→主体结构施工。

（2）Ⅱ号基坑施工：交通疏解打围→地面注浆加固/人工挖孔桩施工→土方分层开挖、阶梯开挖→主体结构施工。

（3）Ⅲ号基坑施工：交通疏解打围→围护结构施工→土方开挖→主体结构施工。

2.3 Ⅱ号基坑上跨既有线保护方案

为加固上跨既有线范围Ⅱ号竖井基底稳定性，避免在基坑开挖卸土后既有线隧道变形，在保证施工水位位于4号线隧道底部以下后在Ⅱ号竖井范围先进行土体加固，后于基底与既有线隧道間先打设水平大管棚作为抗浮加固措施。

待大管棚施作完成后，再进行跨既有线部分土方的开挖，该部分土体采用分层开挖的方式，每次开挖深度为2 m（或开挖至支撑下0.5 m），开挖的同时破除端头两侧的端头桩，基坑开挖至第二道撑下0.5 m处后停止开挖进行地层土体注浆，剩余土体进行阶梯开挖，阶梯开挖应先开挖区间正上方2 m范围土体，立刻施作通道底板结构，待结构达到设计强度后在底板上配重进行反压（压力应不小于20 kPa），随后向两侧竖井方向继续阶梯开挖，每次阶梯开挖范围不得大于2 m。

开挖过程中加强水位监测工作，确保水始终处于既有4号线隧道底部位置（地下16 m）。

反压配重采用底面为0.5 m×0.5 m，高为1.0 m的预制C20混凝土块（压力为23 kPa），待跨既有线部分底板施作完成并达到设计强度后将混凝土块吊装至配重区域进行满铺[3]。

采用迈达斯-GTS NX软件对开挖工况进行模拟分析，模型的宽度长度均为开挖基坑长宽的3倍，模型高度为地面至拱底+拱底以下3倍D（D为区间直径），基坑底距离区间拱顶为1.8 m。

根据分析，本方案在第一序开挖时4号线区间最大水平位移为1.4 mm， 竖向位移为6.7 mm，在基坑开挖最后一序4号线区间水平位移为1.3 mm，4号线区间竖向位移为5.5 mm，按此方案实施可控制结构变形。

2.4 涉既有线地层注浆加固方案

为了加强既有4号线的保护工作，在跨既有线上方土体开挖至第二层支撑下0.5 m后对基坑土体进行注浆加固，确保土方开挖期间既有线安全。其中注浆加固注浆管采用Φ48，t=3.25 mm袖阀管，间距1 000 mm×1 000 mm垂直打设，梅花型布置，共196个注浆孔，空桩范围为地下7.475 m，注浆范围为地下7.475 m～9.12 m。注浆浆液为普通水泥浆液，注浆参数：水泥浆液水灰比0.8：1～1：1，注浆压力：采用0.2 MPa，加固后土体无侧限抗压强度不小于0.8 MPa。

3 结论

通过本工程的施工，有以下结论可供参考：

（1）在富水卵石地层内施工前对开挖范围进行平行降水，保证水位位于隧道底部下可有效避免覆土荷载较少后隧道上浮;

（2）基坑结构开挖前采用管棚和地基加固方式对主体与盾构隧道间土体加固，可以减小施工过程中隧道隆起位移;

（3）土体开挖至一定深度时，采用分段分台阶法开挖，能降低相邻管片的差异沉降;

（4）开挖至基坑底后立即施作反力机构，可避免卸载后土体回弹引起的管片上浮。

参考文献：

[1]王景山.明挖基坑开挖卸荷对运营地铁隧道隆起变形影响研究[J].路基工程，2020（6）：145-150.

[2]路红春.地铁明挖基坑施工安全风险分析与应对对策[J].中国设备工程，2020（21）：22-23.

[3]刘迪迪.明挖基坑上跨既有运营地铁隧道施工关键技术与实践[J].工程建设，2020，52（7）：68-73+78.