地铁车站换乘节点加固技术研究

□文/徐泽民 陈秋来

地铁车站换乘节点加固技术研究

□文/徐泽民 陈秋来

以天津某地铁十字换乘车站为背景，对换乘车站的设计、工程地质、既有车站基底加固、冷缝加固、待建车站基底加固等情况进行了研究。结合监测结果，分析了采取各项加固措施的实施效果。

地铁；换乘车站；加固；注浆；监测

地铁成为解决城市拥堵的重要交通方式，目前我国许多城市都在进行大规模的地铁建设。随着网络化建设的形成，各轨道交通线路之间的换乘就至关重要。换乘节点的建设问题日益突出，目前轨道交通建设中所面临的主要技术疑难，已不再是保证建设中的单个车站或者单条隧道的安全，而是在换乘节点建设过程中，控制后建线路的施工对先建线路尤其是运营线路的影响［1～2］。

本文以天津地铁某换乘车站为工程实例，研究换乘节点施工加固技术及其实施效果。

1　工程概况

1.1换乘站设计概况

天津地铁某换乘站位于十字路口下方，待建车站与既有车站形成59°斜十字换乘，见图1。

图1　车站平面

既有车站主体为地下双层岛式车站（局部3层），其中地下1层为站厅层，地下2层为站台层，地下3层为预留与远期线的换乘节点。车站总长197 m，标准段宽度20.5 m，端头井处宽度24.9 m，换乘节点处宽度26.5 m。待建车站主体为地下3层三跨箱型框架结构，车站总长为158.1 m，为800 m半径曲线车站，其中标准段底板埋深为25.6 m，宽度为21.98 m，端头井底板埋深为27.2 m，宽为26.5 m。

既有车站主体基坑支护结构采用钢筋混凝土连续墙和钢支撑组成的内支撑围护结构体系。车站标准段基坑深度约为17.6 m，墙厚为0.8 m，墙长约31 m，沿基坑深度方向布置4道钢管支撑；端头井最大开挖深度约19.1 m，墙厚为1.0 m，墙深33.2 m，沿基坑深度方向布置5道钢管支撑，换乘节点处开挖深度约25.4 m，墙厚为1.0 m，墙深45 m，沿基坑深度方向布置8道钢管支撑。

待建车站基坑采用明挖顺做法施工，地下连续墙围护和混凝土支撑的支护体系。主体地下连续墙厚均为1 m，标准段基坑深为25.6 m，墙长为48.5 m，其中有效钢筋混凝土地下连续墙长为44.5 m，素混凝土墙长为4 m，端头井基坑深为27.3 m，墙长为48.5 m，其中有效钢筋混凝土地下连续墙长为46.5 m，素混凝土墙长为2 m，沿基坑深度统一设置5道混凝土支撑。

1.2工程地质概况

站区地层主要为第四系全新统人工填土层（人工堆积）、新近沉积层（第四系全新统新近组故河道、洼淀冲积）、第Ⅰ陆相层（第四系全新统上组河床～河漫滩相沉积）、第Ⅰ海相层（第四系全新统中组浅海相沉积）、第Ⅱ陆相层（第四系全新统下组沼泽相沉积及河床～河漫滩相沉积）第Ⅲ陆相层（第四系上更新统五组河床～河漫滩相沉积）第Ⅱ海相层（第四系上更新统四组滨海～潮汐带相沉积）、第Ⅳ陆相层（第四系上更新统三组河床～河漫滩相沉积）、第Ⅲ海相层（第四系上更新统二组浅海～滨海相沉积）、第Ⅴ陆相层（第四系上更新统一组河床～河漫滩相沉积）、第Ⅳ海相层（第四系中更新统上组滨海三角洲相沉积）。

2　加固方案

2.1既有车站基底加固

为确保将来换乘节点施工安全，在既有车站基坑土方开挖前，对换乘节点底板采用高压旋喷桩进行土体加固，加固深度为基底下3 m范围，旋喷桩加固体28 d无侧限单轴极限抗压强度达到1.0 MPa，加固后土体的无侧限抗压强度≮1.5 MPa，渗透系数≯10×10-6cm/s，见图2。

图2　车站基底加固

2.2冷缝加固方案

由于两座车站斜十字换乘，在换乘节点处形成4处冷缝，为确保待建车站基坑土方安全开挖，避免发生较大的渗漏水险情，在4处冷缝采用素混凝土地下连续墙加高压旋喷桩的方案，见图3。

图3　冷缝加固平面

在冷缝地下连续墙施工中，采用旋挖钻机、液压成槽机及反循环成槽机配合使用并制作异形的刷壁器以适应冷缝处地下连续墙的平面尺寸，尽可能的处理掉冷接缝处的夹泥，降低地下连续墙夹缝渗漏水风险。

在基坑开挖过程中，对冷缝处的观测井进行密切监控，有水位变化及时采取措施，严格执行土方开挖先探后挖要求并随基坑向下每开挖2 m，立即安排对换乘节点处地下连续墙分布筋剔出，用钢筋焊接连接并支模浇筑早强混凝土。

2.3待建车站基底加固方案

待建车站主体结构施工完成后，首先对换乘节点处的地下连续墙从上至下进行破除并同时将两座车站的结构板进行连接。在完成底板处地下连续墙的破除工作时，在两侧后浇带处垂直打入1.5 m深注浆管，注水泥水玻璃双液浆加固，见图4-图5。

图4　换乘节点注浆加固剖面

图5　换乘节点注浆加固平面

后浇带施工完成后，在其两侧分别打入9个注浆管，每天完成一个孔的注浆，第二天完成隔孔注浆，见表1。

表1　注浆参数

3　既有线监测方案

对既有线的监测是换乘车站施工重点，因此自待建车站基坑土方开挖前采集初始值，开挖后开始进行监测，直至后浇带施工完成，同时，在基坑开挖期间，对4个冷缝进行重点巡视。

换乘站的监测项目包括主体结构水平位移监测、主体结构竖向位移监测、轨距监测和轨道水平监测。由于既有线处于运营期间，所以监测时间一般为每天23：45至第二天3：00。监测点的布置原则为主要影响区内监测断面间距为5 m，次要影响区内也≯10 m，每个监测断面宜在隧道结构顶部或底部、结构柱、两边侧墙，布设监测点，道床两侧及每条轨道应分别布点，见图6-图7和表2。

图6　既有线监控量测平面

图7　既有线监控量测剖面

表2　监测项目

4　监测效果分析

待建车站基坑土方开挖后按照方案开始对既有线进行监测，至后浇带施工完成，冷缝处未出现较大渗漏水，仅个别部位有较小的滴渗现象，既有线结构和轨道各项监测未发生报警，均在设计要求范围内。

4.1基坑开挖期间监测情况

待建车站基坑土方开挖期间，既有线车站随着土体的卸荷逐渐隆起，监测数据发展过程较为平缓。开挖至基底后，车站最大隆起值为12 mm，未达到设计规定的车站结构竖向位移报警值为15 mm。车站主体结构施工过程中，由于结构重新加载，造成车站隆起有所下降，最终最大隆起值稳定在10 mm左右。

既有线竖向轨距在基坑开挖过程中，监测值也较为稳定，大部分绝对值为1.5～2 mm范围内，最大点也仅达到2.7 mm。水平轨距监测数据变化在0.5 mm以内。

在整个基坑开挖过程中，通过对4个冷缝的定时巡视，未发现较大的渗漏水情况，同时，邻近降水井的观测水位也未出现异常，说明冷缝加固方案效果较好。

4.2换乘节点注浆期间监测情况

注浆加固持续10 d，每天完成一个孔位的注浆，对结构竖向位移影响较大，普遍出现隆起的现象，最大值为7.8 mm，大部分监测点隆起量在5～6 mm之间，加固完成后进行后浇带施工，未发生渗漏水的情况。

5　结论

1）换乘车站在设计阶段应充分考虑两座车站的相互影响并做好预留施工条件。

2）换乘站围护结构设计应尽量避免出现冷缝，因为一方面会增加投资，另一方面会对后续车站施工造成较大风险。

3）换乘节点注浆加固，通过对监测数据的分析，说明采取的各项注浆参数是合理可行的。

［1］刘燕.地铁换乘枢纽后建车站施工影响研究［D］.上海：同济大学，2007.

［2］郭海柱.地铁换乘车站近接施工若干关链技术研究［D］.上海：同济大学，2009.

□陈秋采/中铁十一局集团有限公司。

U231.4

C

1OO8-3197（2O16）O1-48-O3

2O15-11-25

徐译民/男，198O年出生，高级工程师，天津市地下铁道集团有限公司，从事隧道及地下工程研究工作。

□DOI编码：1O.3969/j.issn.1OO8-3197.2O16.O1.O16