临近铁路地下空间施工技术研究

王 祥

（中铁十四局集团第四工程有限公司,山东 济南 250002）

0 引言

随着经济快速发展和人民生活水平的不断提高，与外界的人员往来需求持续增加，各种运输方式运量增长迅速。为适应公路、铁路客运发展要求，并充分利用土地资源，实施地下空间枢纽规划，为旅客和居民创造舒适安全的交通环境，建设现代化综合性的地下客运枢纽已是必然要求。建设过程中要避免对铁路运营造成不利影响，需在施工过程采取对应的保证措施。

1 工程概况

扬州东部综合客运枢纽站前广场建筑面积约5.36万m2，地下二层采用9×9 m柱网，框架结构，基础采用桩基、承台、筏板形式。站前广场基坑尺寸为199×198 m。站前广场西侧临近高铁站，基坑西侧采用地下连续墙结合支撑进行支护。基坑开挖深度最深17.06 m，平均开挖深度为12 m。地下室外墙距离站房门厅柱基础最近约5.5 m，距离站房外墙最近约10.4 m，基坑距离高铁桥墩最近约 30 m。

2 工艺流程

主要施工思路为先施工一部分主体结构作为后靠背（采用地锚梁、立柱钢支撑作为临时加固措施），采用混凝土支撑在已施工完成的牛腿及地连墙处（中间设置格构柱临时支撑），分层取土[1]（见图1）。

图1 工艺流程

3 施工技术方案

3.1 施工前准备

除正常前期准备工作以外，重点对铁路站房配套电力管线、给排水管道等进行调查，必要时邀请产权单位进行管线交底[2]。

3.2 围护结构施工

首先施工三轴搅拌桩止水帷幕，型号Φ850@1200，搅拌桩采用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入不少于10%，搅拌桩搭接250 mm。止水帷幕施工完成后施工地连墙，为减少地连墙施工过程中对站房的影响，先施工地连墙两侧的槽壁加固，地下连续墙厚度800 mm，设置在西侧沿高铁站房用地红线上，深度31～40 m。钢筋笼骨架吊装时要设置隔离区域，主吊、附吊施工时要做好安全培训，靠近高铁站房，设置安全区域，做好限高措施，防止碰撞[3]。

3.3 降水、排水施工

为保证基坑安全，降水、排水工作是重中之重。根据降水经验、试验，并依据现场实际情况，针对该工程距太平河、理论计算等因素综合考虑，该工程降水井共设置120眼，井壁管均采用无砂混凝土管，井壁管直径均为φ360 mm，井深18 m。因坑内有承压含水层，设置了部分减压井，管井为钢管，外径360 mm，壁厚4 mm，采用桥式过滤管，滤管外土工布采用单层40目钢丝网，井管外填滤层的滤料宜选用磨圆度较好，粒径均匀的硬质砾砂和砾石[4]。井管周围充填有一定级配和磨圆度较好的中粗石英砂，填料直径宜1～5 mm ，采用绿豆砂保证水井出清水、防止水井淤塞和坑外掏空[5]。在基坑周边20 m左右间距设置监测井兼回灌井，防止地下水突然流失对站房造成影响。

基坑排水，首先计算单日基坑排水量，主要由基坑涌水量+降雨组成。基坑内用水泵、水管等抽水设备抽至地面排水系统，由排水沟和集水井组成的地表排水系统与场外排水系统连通。施工现场水量：根据基坑整体涌水量，结合实际情况取值排水系数，查询该地最大降水量/d，降雨径流系数取0.35[6]，计算出基坑最大排水量。现场基坑底采用各种水泵组合，总排水能力需大于计算值，同时准备部分备用水泵。排水路径需提前调查，按照单日排水至计算流速确定外部排水沟及涵管的最小过水断面。同时排水路径进行需定期检查，确保基坑内积水能够及时排除，保证基坑安全。

3.4 主体结构立柱钢支撑施工

先施工段主体结构为抵消地连墙传递压力，采用在主体下方设置地锚梁以增加先施工段稳定性，同时在主体立柱之间安装钢管支撑（见图2）和后浇带安装型钢的方式增加先施工段的整体性[7]。每件钢梁及钢支撑构件（无缝钢管）先在地面拼装校正后再吊装，吊装时采用单机旋转法吊装。为确保吊装安全和避免吊机停转次数，该工程钢结构吊装按行进路线的先后顺序吊装施工，且吊装时先吊装竖向构件，后吊装平面构件，以减少建筑物的纵向长度安装累积误差。

3.5 开挖施工及施工流程

基坑采取中心岛盆式开挖，先施工远离高铁站房侧的结构，再施工临近高铁站侧。盆式开挖采取平面分块，分层开挖的方法，先开挖中部区域，再开挖周边区域。

第一步开挖至第一次基坑开挖边线，边坡坡率1∶2，一级平台宽度10 m，二级平台宽度5 m，坡面采用100 mm厚C20喷射混凝土面层，配置钢筋网，顺作施工主体结构底板至顶板，见图2。第二步施工第一道支撑牛腿和第二道支撑牛腿，待结构底板可整板传力，且达到设计强度的80%后，施工第一道支撑至顶板支座，见图3。第三步向下土方开挖至第二道支撑位置，施工横支撑，待第二道横支撑达到强度后，开挖剩余土方，见图4。第四步施作第一层主体结构，待达到设计强度后拆除第二道横支撑，见图5。第五步施作第二层主体结构，达到设计强度后拆除第一道横支撑，施工附属结构，见图6。

图2 第一步

图3 第二步

图4 第三步

图5 第四步

图6 第五步

3.6 监控量测

临近高铁站房，沉降变形要求高，基坑开挖深度深，支护形式复杂，施工难度大，安全风险高。编制专项监测方案，经专家评审后实施。对基坑地表沉降变形、地连墙测斜、混凝土支撑轴力、圈梁位移等进行每日监测，对监测数据进行实时分析，同时在站房设置观测点。

现场设置25个圈梁水平、竖向位移监测点，在立柱侧面布设9个监测点，对地连墙测斜管深层水平位移按照设计要求进行实时监测，同时监测混凝土横支撑轴力大小，对横支撑受力情况进行分析[8]。基坑监测所有监测项目均未发现异常情况。

3.6.1 圈梁水平、竖向位移监测

累计变化值1.8 mm，远小于设计预警值20 mm。且冠梁与支撑连接连续性、密切性较好，无过大变形及裂缝。

3.6.2 地表沉降监测

基坑开挖期间，为及时监控整个基坑周边地表/道路的竖向位移情况。依据设计，高铁侧间距约为 20 m，其余范围间距为30 m，沿基坑四周按要求需布设25个地表竖向位移监测点，数据分析无异常。

3.6.3 深层水平位移监测

测斜管埋设在支护桩中，根据现场条件与图纸要求，高铁侧间距约为20 m站前广场在基坑周围共布设11个深层水平位移监测孔，按规范设计要求每日进行监测。累计变化值−1.60 mm，设计预警值为±30 mm，竖向水平位移在设计要求范围内。

3.6.4 立柱水平、竖向位移监测

基坑开挖期间，依据设计在立柱侧面布设9个监测点，现累计变化最大值为1.5 mm，立柱支撑稳定性较好。

3.6.5 支撑轴力监测

基坑开挖期间，为及时监控整个基坑支撑内力变化的情况，变化值为 −1 281.97 kN ，小于设计预警值 ±7 980 kN。

针对基坑监测关键节点、关键部位，加强加密观测频次，及时对监测数据进行分析。结合施工现场工程进度，以数据引导施工，用数据提前发现问题，及时采取相关补救措施，确保基坑稳定安全。

3.6.6 站房结构监测

从维护结构施工开始对站房主体结构进行监测，至工程结束未发现数据异常。

4 施工注意事项

（1）注意大型机械工作区域地基承载力和稳定性，必要时采取加固措施。

（2）降水启动、土方开挖前应对支护结构和止水帷幕的可靠性进行核查验收，并对缺陷处采取补强措施。

（3）土方开挖应根据地层性质，安全确定临时坡比，并加强对立柱、支撑、降水井等成品保护，挖到底及时封底；完善对降水井成井质量控制和运营维护管理措施，注意降水井平面启动时序和停井条件[9]。

（4）施工期间应加强对工程本体和周边环境监控量测，以信息化科学指导施工和施工作业的动态调整。

5 结束语

综上所述，针对大型基坑开挖临近既有站房或防护要求较高的区域，通过该文基坑支护方式、采取的措施、监控量测内容及施工注意事项进行阐述，达到对铁路零影响施工的要求。