紧邻地铁复杂深基坑地下结构综合施工技术

许杨超，叶晓东，李鑫睿，刘光旭

(中建三局集团有限公司，北京 100097)

1 工程概况

石景山区北辛安棚户区改造1608-656项目位于北京市石景山区北辛安路，地下5层，地上17层，分为A，B，C 3个塔楼，建筑面积23.47万m2，建筑高度79.9m，檐口高度91.5m。由于紧邻地铁施工，基坑底部位于地铁下侧6.8m，且已运营地铁结构安全要求严苛，拟建地下结构需采用分仓施工方案，先行完成远地铁侧(南仓)支护及地下结构施工，然后利用已完成南仓结构与地铁侧护坡桩内支撑保证地铁侧变形在可控范围。最后施工临地铁侧(北仓)支护及结构。

2 支撑方案

北仓采用“护坡桩+钢支撑+预应力锚杆”的基坑支护方案，钢支撑采用φ600×12的圆钢管，自上至下共设3道，钢支撑中心标高分别为-6.345，-11.445，-16.950m。上部2道钢支撑南侧为已完成地下结构、北侧为地铁支护桩，第3道钢支撑地铁侧撑点通过混凝土连梁实现，如图1所示。

图1 北仓支护剖面

支撑采用分步开挖、边挖边撑的整体施工方案。后续结构施工整体施工组织为随结构施工逐步拆撑。第2道钢支撑由于施加预应力较大，采取跳拆的施工顺序。

3 工程重点、难点分析

3.1 周边环境复杂

项目北侧为正在运营的M6地铁，东侧紧邻在施其他地块，南侧为已完成地下室结构，西侧紧邻北辛安路，土方、支护及结构施工均受外部环境制约。

3.2 与正在运营地铁仅一桩之隔

北仓支护结构施工前地铁已正式投入运营，开挖完成后地铁支护桩外露，地铁支护桩北侧为采用逆作法施工的地铁外墙。开挖及后续结构施工一旦对地铁形成过大扰动将造成地铁停运的严重后果，地铁侧对整个施工期间变形监测极其严苛，其中地铁结构及轨道竖向变形、地铁结构及轨道横向变形控制值为3mm，结构变形缝两侧差异沉降、出入口及风道人防门两端差异沉降均为2mm，道岔尖轨及基本轨剥离为1mm。

3.3 地下结构分仓施工

地下结构东西长272m，南北宽平均约82m。为满足地铁运营安全需求，地下结构分为南北两个仓格进行施工，其中南仓宽度68m、北仓宽度约14m，由此造成大量施工缝需进行处理，且由于作业面狭小，北仓施工组织困难。

3.4 地铁换乘接口施工复杂

地下1～3层存在部分地铁代建结构，为金安桥地铁出口及地铁M6号线与M11号线换乘通道。通向待建M11号线共有2个接口，通向正在运营的M6号线共计5个接口。与M6号线接口由于预留接口位于地铁护坡桩后侧，运营期地铁护坡桩切割/破除对运营安全影响大。要求先行完成结构施工，再做护坡桩切除及补做接口结构，对预留接口条件的准确性、接口位置施工工艺及防水均提出严苛要求。

3.5 钢支撑与现有楼板位于相同位置

第1,2道钢支撑由于传力需求，设置在楼层梁板位置。结构施工需先完成竖向结构且达到一定强度后进行拆撑，再完成水平结构施工，造成结构施工不连续，施工组织困难。

3.6 第2道钢支撑跳拆

由于第2道钢支撑施加预应力最大，对控制地铁侧整体变形具有关键作用。根据安全评估结果，第2道钢支撑拆除引起的地铁结构变形最大，要求进行20m/40m跳拆施工，由此造成地下3层结构碎片化施工，即把整层结构分为20，40m仓格，先行完成20m仓格施工且达到论证要求强度后方可拆除40m段钢支撑并完成对应结构施工。

3.7 防水逆做

外墙防水材料为SBS改性沥青防水卷材，地下2层、地下3层外墙紧邻地铁护坡桩，结构完成后防水无作业空间，需先行完成防水施工，再使用单侧支模施工工艺完成外墙施工。由于地铁侧护坡桩凹凸不平、防水紧邻结构，给防水施工及成品保护带来很大挑战。

4 整体施工组织流程

通过对项目施工过程中的重点、难点分析，结合支护拆撑条件及结构施工外部环境，对整体施工组织编制专项施工组织设计。结构施工存在大量间歇，无法连续作业施工至地下室顶板。结构施工工艺流程如下：土护移交→人工清理余土→验槽→垫层、防水基层、防水保护层及底板施工→地下5层结构施工→第1次结构施工暂停(拆模、防水施工→回填土施工→第3道钢支撑拆除)→地下4层结构施工→第2次结构施工暂停(防水、回填土施工)→地下3层底板垫层施工→第3次结构施工暂停(拆20m段钢支撑→防水逆做基层处理→地下2层、地下3层防水施工)→20m段地下3层结构施工(墙体单侧支模)→第4次结构施工暂停(等待20m段结构强度达到设计要求→40m段钢支撑拆除→防水逆做基层处理→地下2层、地下3层防水施工)→40m段地下3层结构施工→地下2层结构施工(地铁接口后甩)→地下1层结构施工→地下2层拆模、地铁接口护坡桩拆除→补做地铁连通口结构。

5 特殊部位技术措施

由于存在大量结构施工暂停，如何缩短暂停施工占用时间，减缓大面积窝工造成人员流失为首要任务。同时，地铁评估要求尽量减少晾槽时间，亦需要按评估要求严格执行拆撑前置条件，避免引起地铁结构变形超预警。防水逆做以及地铁接口防水施工难题需寻求合适解决方案，避免移交地铁后渗漏造成不良影响。

5.1 地下4层、地下5层技术措施

根据设计要求，肥槽回填土使用级配砂石。第3道钢支撑拆除条件为地下5层结构施工完成且回填完成，结构及回填土对护坡桩形成有效侧压力，防止地铁侧变形超预警。回填存在以下制约：①地下5层距回填土下土点回填高度约20m，且存在钢支撑、地下3层地基(-16.150m)影响，回填难度大、安全风险高；②回填完成后将作为地下3层地基，对回填质量要求高；③为保证回填安全，需等待结构强度达到设计要求方可进行；④回填效率低造成整体工期不可控。

针对以上问题，同时考虑其经济性，项目拟采用预拌流态固化土或泡沫混凝土代替级配砂石作为回填材料。两者均能解决回填效率低、回填安全风险的问题。预拌流态固化土由于其密度大、凝结时间长，同时对场地要求更为严苛，综合对比泡沫混凝土为最优，最终采用泡沫混凝土为回填材料。

泡沫混凝土主要优点如下：①容重小(700kg/m3)，凝结时间短，外墙侧压力小，外墙浇筑7d后即可插入回填；②可泵送，施工速度快(600m3/d)；③抗压强度高(1MPa)，比设计要求地基承载力(350kPa)高约3倍；④浇筑完后形成整体，质量可靠。

5.2 防水逆做施工

地下2层、地下3层外墙紧邻地铁护坡桩，外墙施工完成后防水卷材无作业空间。类似问题常规均采用内防水代替外防水，但部分区域属地铁代建换乘站厅及出站口，地铁建管否决内防水方案。

防水外贴基层现状为护坡桩，由于桩间及桩面凹凸不平，不具有直接进行防水施工作业条件。且护坡桩与待建结构外墙冲突，先行将护坡桩进行初步剔凿，减小护坡桩不平整度。

项目部经多次内部研讨认为护坡桩有防水粘贴可能，制定样板计划验证方案可行性。具体做法为：第2道钢支撑拆除后，靠护坡桩搭设双排脚手架人工剔桩，将与拟建外墙冲突部分护坡桩面剔除(防水基层初步平整)，然后对护坡桩面进行初步抹灰，使防水基层达到基本整平；然后第2遍抹灰，在第1遍抹灰基础上减缓凹凸不平。然后在初步整平的护坡桩上进行防水卷材热熔施工。样板完成后请业主、设计、监理共同检验并专题研讨，方案获各方高度认可。

目前地下结构已施工完成且经过雨季考验，防水渗漏率优于其他部位外墙防水。

5.3 补做地铁接口结构

地铁侧采用逆作法施工，防水材料为1.5mm厚PCB防水，预留接口为200mm厚砌块。接口整体施工工艺：外墙防水施工甩入接口→接口定位→护坡桩破除→防水基层处理→防水接驳→接口结构施工。先行施工防水在地铁接口位置需预留部分防水在地铁接口，以便后续防水接驳，形成防水闭环。防水甩入接口内长度应不小于0.8m(第1道)、0.4m(第2道)。

护坡桩直径为1m，由于其破除完成须将接口完全暴露，上下两侧剔凿深度需满足结构完成面以下/以上“一个结构板厚+垫层+防水保护层+防水厚度”；左右两侧由于剔除完整桩，造成剔凿深度过大，采用混凝土将基层找补至接口结构外墙完成面。具体流程如图2所示。

图2 地铁接口施工流程

接口两侧防水材料不一致，对两侧防水接驳做法进行深化，采用定基胶带作为防水接驳密封材料。节点做法如图3所示。

图3 地铁接口防水接茬节点深化

6 整体施工过程支护结构变形分析

监测主要分为基坑监测和车站结构监测，其中基坑设置沉降、水平位移、锚索轴力、支撑轴力监测点，车站结构设置沉降及水平位移监测点。主要变形控制指标如表1所示。

表1 运营阶段工程影响范围既有结构及轨道变形控制指标

截至2020年8月31日，持续实施监测共计56期，地铁侧各项监测指标均在可控范围，监测值如表2所示。

表2 变形监测结果

北仓结构施工计划工期301d，实际工期共计278d，地铁侧变形、结构施工质量、防渗漏均在控制值范围内，整体实施效果超各参建方预期。

7 结语

1)紧邻地铁结构施工组织复杂性远比普通深基坑大，需要引起充分重视，特别是实施前策划需要翔实，做到未雨绸缪。

2)给复杂深基坑项目提供一种可推广新型回填技术，相较于纯混凝土回填具有一定的经济性，同时比土质材料有更好的适用性及可靠性。

3)内防水有其特殊局限性，提供一种经济卷材防水逆作法施工工艺，其实施效果能够满足严苛防水要求，但前提是增加过程检查，严格验收程序。

4)提供一种不同材料防水接驳做法，为类似工程提供借鉴。