行业要闻

 

【摘  要】 本文在研究探讨国内外有关城市地铁施工过程中对周边建（构）筑保护方法的基础上，以深圳地铁5号线长龙站周边房屋地基注浆加固工程为例，系统阐述地铁施工中周边建筑物的注浆加固原理、施工工艺及其工程质量的控制措施，为相关的工程施工及地基注浆加固法的推广应用提供参考借鉴。

【关键词】 地铁施工 周边建筑 保护 加固措施

 

      城市地铁由于其独有的交通优势，及其对城市空间交通的极大改善，引起了政府的重视以及业内人士的广泛关注，在国内外诸多大型城市中得到了大量建设。 目前，在我国的北京、上海、广州、深圳、成都等大城市也正在或已经得到了大量的应用推广。 然而，城市又属于密集型建筑集中及集中居住环境区域，其建设及施工过程中，必定会带来对周边诸多建筑的影响，如地铁隧道施工中产生地基不均匀下沉而导致上部建筑的倾斜，更甚者可能导致周边的建筑倒塌，危及居民的人生安全，典型的地铁事故如2008年11月15日的杭州地铁事故。 基于此，为了保证城市地铁施工过程中不对周边居民的日常生活带来影响，维持社会的稳定，对保护地铁施工过程中周边建筑物的安全是非常必要的。

 

      国内外诸多学者也对地铁施工过程中周边建（构） 筑物的安全稳定性及其保护措施进行了许多相关研究。 综观国内外相关的研究成果，其在地铁施工及运营中周边建筑的主要保护及加固措施，可以概括为以下四类：

      （1）地基注浆加固法

      关于建（构）筑物自身的加固及增加稳定性措施中，工程中最为常用的加固措施有对周边建筑物以下的地基进行注浆加固法。地基注浆加固法注浆中常采用压密注入工法，注浆液通过注浆管渗透及渗透过程中的压力使周边地层的土质被强化，原状土被压密或压缩，又加之渗透后的固结硬化形成柱状或片状固结体，使渗透固结物与原状土混在一起而形成复合地层， 从而改善了原状土的力学性能，堵塞土层的渗水通道， 使其达到密实稳固的状态，提高了压缩强度，而达到改良目的，有效控制土体压缩变形而不至危及房屋安全。该方法在国内地铁施工，尤其针对深基坑开挖地铁站施工中得到了广泛应用，如：广州地铁5号线文冲站、上海地铁石门一路车站等均在对周边房屋建筑的保护加固措施中就采用了该方法对地基进行了注浆加固。

      （2）隔离桩法

      采用隔离桩法将上部地基及建筑物产生的附加应力通过隔离桩直接传递到底下的持力层上，从而阻断上部地基的变形传递，降低地铁开挖施工对周边建筑物地基的累积沉降及差异沉降量的影响。采用隔离桩法可以有效地控制及减小地铁隧道及深基坑开挖施工中引起的周面建筑物地基的变形，将其地基变形有效地限制在隔离桩的范围之内，从而起到间接加固建筑地基的目的，可以有效地阻隔地铁施工过程中的地基变形向建筑物地基的区域发展。 其能构建起地下的保护结构，阻断地基中土应力的扩散。

      隔离桩法在国内外地铁施工对周边建筑物保护中得到了广泛的应用，该法尤其适用于地铁隧道开挖，上部建筑结构较高的情况，如：北京地铁4号线宣武门站，其车站周边环境较复杂，众多高大建筑物距离地铁站开挖区域较近，施工采取隔离桩等措施，取得了较好的效果。

      （3）隔断墙法

      对于地铁施工中深基坑开挖的情况，可以采用隔断墙法，并对其进行跟踪充填注浆，从而解决了基坑外土体的位移问题，以保证基坑及基坑邻近建筑物的安全，控制地下连续墙的位移，从而达到控制周边建筑物地基变形及沉降的工程目的。如在南京地铁张府园车站孔施工中，对于周边建筑的保护共采用了灌注桩、高压旋喷桩、树根桩三种类型隔断墙保护方式，其效果较为明显。

      （4）调整地铁施工方案

      对于周边重要或大型的建筑物， 如古建筑、城市标志性建筑等，如施工中出现无法通过工程手段进行保护及加固处治，或带来巨大的工程量及增加工程费用，也可以考虑调整地铁的施工方案，如适当调整地铁线路使其走向绕避，以达到对重要建筑物保护的目的。

      （5）加强施工监控

      加强地铁施工过程中周边建（构）筑物变形及受力的监控，也有利于及时发现问题，并采取有针对性的工程措施，以避免或减小事故的发生，达到更为经济合理的目的。尤其在上部重要高大建筑结构情况下，对于现场施工的监控显得尤为重要。

 

      （1）工程概况

      深圳地铁5号线5305标长龙站位于龙岗区布吉中学门前吉华路下，吉华路现状机动车道为双向六车道，交通流量大，场区所在地区为台地，地形略有起伏，附近建筑物密集，分布有众多的地下管线、管道。 由于本车站基坑左侧靠近德兴城8栋～11栋，其中3号出入口最近处距离德兴城仅3m，车站主体基坑距离德兴城的距离大部分为6m，如图1所示。

      房屋基础为筏板基础，持力层为强风化层花岗岩或粉质粘土层， 承载力≥220kPa,位于地面以下7m。 其房屋结构为钢筋混凝土8层框架结构，基础形式为筏板基础，其上为布吉河箱涵。

      车站结构形式为地下两层双跨矩形框架结构，基坑全长213.3m，开挖深度约为20m，开挖宽度为19m，顶板覆土厚度3m左右。 车站主体围护结构采用1.2m@1.8m钻孔桩+0.6m咬合旋喷桩进行支护和止水。

      由于在地铁施工期间，基坑开挖及降水必然引起地面沉降，随即危及周边房屋的安全；为了保证施工过程中不对周边居民的日常生活带来影响，维持社会的稳定，需要采取有效的防护加固措施以保护地铁施工过程中周边建筑物的安全。

      （2）建筑物加固保护方案的选择

      该地铁站深基坑开挖必定导致周边建筑物，尤其是德兴城商业楼，在靠近地铁站基坑一侧的地基附加应力的释放，而导致该建筑楼下部地基受力的不均匀性，施工过程中如不采取必要的防护加固措施，必定带来该建筑地基的不均匀沉降，可能导致该建筑物的破坏，故采取合适的防护加固措施显得尤为重要。

      结合该工程的实际情况，其为地铁站深基坑开挖工程对周边建筑物的影响加固工程，从经济和安全的角度出发，选择地基注浆加固措施是与实际工程特点相结合的可行性工程方案。通过对周边建筑物地基注浆已达到在该地铁站深基坑开挖工程施工过程中进行加固保护的目的。

      二重管双液注浆法是在传统双液注浆工法的基础上发展起来的先进注浆技术，其相比传统的单液浆、 普通双液浆施工工艺具备其独有的优越性。 二重管双液注浆法将两种浆液通过双重管输送至钻头出口出进行混合， 可以克服单液注浆法浆液凝固速度慢， 注浆范围难以控制的缺点， 而又可以克服普通双浆液的浆液可注性及凝固时间可调性较差的缺点。 二重管双液注浆法浆液的混合方式、注浆的方向都可以随时调节，注浆材料的凝固时间、 配合比等都可以根据工程的需要加以控制，其实现了注浆施工对浆液方向、浆液量以及注浆压力的多重控制，其不仅可以大大节约工程成本，且又能更好地改善注浆施工的效率。基于此，故该工程中采用二重管双液注浆法以提高工程的进度及提升注浆加固的效果。

      （3）注浆加固施工工艺

      该工程设计注浆施工采用二重管无收缩双液浆注浆，先在基坑设计边线到房屋基础范围内沿基坑外侧布设孔间距1m （梅花型布置） 垂直钻孔注浆， 形成帷幕墙以防止设计注浆范围内注浆液外溢，帷幕墙完成后在设计注浆范围内斜打孔，进行填充注浆。 其主要的施工工艺流程如下所述：

      1）设计孔位定点

      现场注浆加固中，根据相应的设计图纸要求，在地面标示出孔口位置。 地面斜打孔钻孔角度在6°～15°之间 ，按现场具体情况调整 ；定孔位偏差不得大于20mm，钻孔角度偏差不得大于1°。 在凿孔定点上，施工人员要严格按照辐射角度要求进行钻孔注浆；钻孔深度和角度根据技术交底现场确定。

      2）钻机成孔

      参照设计图纸要求， 要严格掌握钻杆深度，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定该地层条件下的钻进参数。 严格控制提升速度，每次提升不大于20cm，匀速上升。 提升出后的钻杆应及时清洗，以备后用。

      3）注浆

      采用计量准确的计量工具， 按照设计配方配料。 根据要求，严格控制每孔注浆量、提升速度、注浆压力，将压力控制在0.15MPa～0.75MPa之间（可以根据现场情况进行调整）。 注浆还应密切关注浆液流量，当压力突然上升、下降，浆液溢出时，应立即停止注浆。必须查明异常原因，采取必要的措施（调节注浆参数、移位、打斜孔等方式）方可继续注浆。

      在喷浆过程中，喷浆管不回转，不会发生浆液溢流现象，并且对土层有很强的渗透性，渗透范围可以根据压力大小人为控制。在二重管的端头设置的浆液混合器，A、C无收缩浆液可以完全地混合，均匀地喷入到地层中， 凝结时间可以自由调节，并且可以实行复合喷入施工，二重管双液注浆法的技术指标如表1所示。

      4）封孔及检测

      注浆到设计的注浆量及要求后即可进行封孔，在注浆结束28d后可进行注浆效果的检验， 采用标准贯入触探对加固地层进行检测，注浆检验点为注浆孔数的2%～5%。

      （4）现场施工质量保证措施

      为保证现场施工的工程质量，主要采取工程质量保证措施如下：

      1）钻孔施工中钻机定位要准确，开钻前的钻头点与布孔点之距相差不得大于2cm。 钻孔角度偏差不得大于1°；

      2）采用经计量准确的计量工具，严格按照设计配方配料施工；

      3）注浆一定要按程序施工，每段进浆要准确，注浆压力一定要严格控制，专人操作，当压力突然上升或从孔壁、地面溢浆时，应立即停止注浆，每段注浆量应严格按设计进行，跑浆时，应采取措施确保注浆量满足设计要求；

      4） 注浆完成后应采用措施保证注浆水不溢浆跑浆；

      5） 每道工序均要安排专人负责每道工序的操作记录，整个注浆施工应密切注意和防止地面出水溢浆、隆起等情况，加强对施工地段的沉降观测。

      此外，为保证现场的施工质量，应根据施工程序，严把钻孔深度、配料注浆压力、注浆量关，每一道工序均安排专人负责，并记录好每一道工序的原始数据。 严格控制每个吊点的提升高度，提升过程中加强监控量测，做好记录并反馈施工。 加强现场施工材料管理，严格执行进料报检程序，保证施工材料满足设计和规范要求。不合格材料不得进场使用，确保工程质量。 配备好施工机具和计量工具以满足施工要求。 建立健全各种资料、原始记录，使之成为评价工程质量的重要依据。

      （5）效果评定

      通过上述预注浆手段对长龙站左侧德兴城商住楼加固后，经监测数据表明，车站施工过程中该商住楼基础位移在允许安全范围内，车站基坑降水开挖引起的沉降没有给德兴城商住楼造成破坏，注浆加固达到预期的效果。