地鐵西直門站三線換乘通道對立交橋的影響及保護(hù)

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地鐵西直門站

三線換乘通道對立交橋的影響及庇護(hù)

■北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司胡高鵬

地鐵西直門站是地鐵2號、13號和4號線三線換乘車站，為緩解三線換乘中原換乘設(shè)施通過能力不足的壓力，特新建三線換乘通道，協(xié)作既有設(shè)施實(shí)現(xiàn)三線換乘單向客流組織。

新?lián)Q乘通道自西環(huán)廣場地下一層地鐵換乘大廳接出，沿西北－東南走向下行穿過既有環(huán)形通道，然后分為兩個(gè)分流通道：東側(cè)通道（13換2號線）往東前行17米后折向南，在4號線車站南北側(cè)墻開洞(站臺(tái)上方架設(shè)4.5米寬的天橋跨越)穿過之后再上行到達(dá)2號線車站南廳；西側(cè)通道（13換4號線）則直接折向南在4號線北側(cè)墻開洞進(jìn)入4號線站內(nèi)西廳，并修建一部2.5米寬的樓梯銜接站臺(tái)。通道總長約170米，建造面積約1400平方米,采納淺埋暗挖法施工，復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。

通道凈高3.4米，北端提升14.8米，南端提升5.7米。通道頂板埋深5.1～14.8米。

西直門立交橋?yàn)榛ネㄊ搅⒔?，由主路橋、輔路橋及三座匝道橋組成。與新建通道關(guān)系密切的橋梁有3號匝道橋和東西向的兩側(cè)輔路橋。

新建通道從3號匝道橋Z3-2與Z3-3兩組橋樁之間穿過，然后向南依次穿越7＃、3＃輔路橋F7-1/2、F3-1/2橋樁，與新通道距離較近的橋樁及最近距離如上圖。

新增換乘通道對橋梁基礎(chǔ)的影響

換乘通道施工對橋梁的影響近距離通道施工對橋梁的影響機(jī)理是，通道開挖引起周圍土體沉降變形-→橋樁摩阻力喪失或產(chǎn)生負(fù)摩阻力-→橋樁承載力降低-→橋樁沉降-→影響橋體平安。

另外土的松動(dòng)易造成樁基彎矩加大、產(chǎn)生基礎(chǔ)水平位移等。

對換乘通道施工的要求新建通道在平面上已無位置可供挪移，通道施工中應(yīng)對樁與通道凈距≤4.5米的狀況實(shí)行先加固后施工的原則，首先要對橋梁樁基礎(chǔ)舉行庇護(hù)加固處理，第二通道施工要嚴(yán)格根據(jù)“管超前、嚴(yán)注漿；短開挖、強(qiáng)支護(hù)；快封閉、勤測量”的原則，確保橋梁和換乘通道的平安。

風(fēng)險(xiǎn)等級劃分及防護(hù)措施

風(fēng)險(xiǎn)等級劃分西直門立交橋是極為重要的交通樞紐橋梁，新建通道初襯結(jié)構(gòu)外皮與橋樁最近距離1.7m，小于1.5D（D為橋樁直徑），破碎面內(nèi)樁長最大的將近2/3樁長，且穿越位置3號匝道橋上部結(jié)構(gòu)為三跨延續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土板，對變形比較敏感。因此，該新建換乘通道施工對西直門立交橋影響的風(fēng)險(xiǎn)等級為特級。

新增換乘通道施工對西直門立交橋?qū)嵭械谋幼o(hù)措施施工影響范圍內(nèi)的橋樁與新建通道初襯結(jié)構(gòu)外皮凈距為1.69～3.03m

不等，樁底與新建通道底板相對凹凸位置不同，綜合考慮各種因素，針對該特級風(fēng)險(xiǎn)工程，對通道穿越橋區(qū)部分實(shí)行“支頂為主、注漿為輔”的橋梁庇護(hù)計(jì)劃。

地面支頂

同步頂升設(shè)備本工程采納

“40點(diǎn)同步頂升系統(tǒng)”，具有操作界面良好、同步精度

高、能實(shí)時(shí)顯示各點(diǎn)壓力和位移、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、超限自動(dòng)停機(jī)等功能。

承重架施工制作特地的鋼管支架作為油缸承重系統(tǒng)。

頂升程序通道施工過程中隨時(shí)監(jiān)測主梁高程，當(dāng)梁體下沉達(dá)到3mm時(shí)應(yīng)用頂升裝置頂起主梁，并準(zhǔn)時(shí)在主梁與支座間調(diào)節(jié)增強(qiáng)不銹鋼墊片厚度，確保主梁沉降小于3mm。如

施工過程中再次下沉，則再次頂起主梁，再調(diào)節(jié)增強(qiáng)支座墊片厚度。

通道施工結(jié)束后應(yīng)繼續(xù)觀測梁頂位移，假如仍有下沉?xí)r，繼續(xù)頂起主梁，加墊支座墊片；轉(zhuǎn)換時(shí)梁體下沉不超過3mm；待沉降穩(wěn)定后應(yīng)按照橋墩基礎(chǔ)累計(jì)產(chǎn)生的位移確定是否需要更換支座。

更換支座當(dāng)支座累計(jì)下沉超過7mm時(shí)即更換同尺寸相應(yīng)厚度的支座，累計(jì)下沉8～12mm時(shí)，除更換較原支座厚7mm的支座，其余高度差由不銹鋼鋼板補(bǔ)足。累計(jì)沉降13-15mm時(shí)則更換較原支座厚14mm的支座。

支座粘貼完畢后，開啟頂升系統(tǒng)，使梁體復(fù)位。沉降穩(wěn)定后逐步卸載并拆除支撐柱。

注漿加固

通道施工技術(shù)加強(qiáng)措施通道采納CRD法施工，分四個(gè)導(dǎo)洞開挖，達(dá)到快封閉目的；橋區(qū)通道土體開挖前沿開挖邊緣超前打設(shè)小導(dǎo)管并注漿；橋區(qū)通道初襯格柵密排。

溝通空間/SharingSpace

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橋樁注漿加固原則重點(diǎn)加固樁底土體，提高樁端承載力，樁側(cè)注漿加固僅作為平安儲(chǔ)備；優(yōu)先挑選地面注漿加固方式，第二才考慮從通道洞內(nèi)注漿加固方式。

加固范圍水平為樁周外側(cè)2.4m；豎向從通道腰部以下至樁底3m。

加固步驟①對F7-1、

F3-1、Z3-3和Z3-2橋樁舉行地面注漿；②同時(shí)對Z3-3、Z3-2、F7-1、F3-1橋樁舉行地面支頂；③通道開挖至分岔處，封閉掌子面，對F7-1樁周土體舉行超前長管注漿，等加固體強(qiáng)度達(dá)到要求后方可開挖通道，開挖過程中對開挖斷面頂板及側(cè)墻外視深孔注漿效果做小導(dǎo)管補(bǔ)充注漿；④開挖東西向分流通道至通道末端后，封閉掌子面，對F7-2樁周土體舉行超前長管注漿，同時(shí)對F7-1樁周土體舉行二次注漿加固。加固體強(qiáng)度達(dá)到要求后，對稱開挖2、4號線分流通道，開挖過程中對開挖斷面頂板及側(cè)墻外舉行小導(dǎo)管補(bǔ)充注漿。

橋樁的加固步驟①從施工橫通道開馬頭門向北開挖通道至距離F3-1橋樁5m處，封閉掌子面，對F3-1和F3-2橋樁周圍及通道頂板、側(cè)墻外、底板外2.0m范圍內(nèi)土體舉行超前長管注漿，等加固體強(qiáng)度達(dá)到要求后開挖通道，開挖過程中對開挖斷面頂板及側(cè)墻外舉行小導(dǎo)管補(bǔ)充注漿。②開挖通道。

注漿加固施工設(shè)計(jì)穿越橋區(qū)加固采納地面注漿和洞內(nèi)超前深孔注漿相結(jié)合的總體施工計(jì)劃，地面注漿加固主要采納地表垂直后退式注漿，注漿材料采納TGRM水泥漿；

洞內(nèi)超前深孔注漿采納TGRM前進(jìn)式注漿，TGRM水泥單液漿。

洞內(nèi)橋樁注漿加固F7-2、

F3-2橋樁因地面條件限制需舉行洞內(nèi)超長深孔注漿加固。

鉆孔布設(shè)在已完成初支結(jié)構(gòu)的隧道內(nèi)對F7-2\F3-2橋樁舉行斜向鉆孔，后退式注漿。

洞內(nèi)超前注漿加固范圍對通道頂板、側(cè)墻外2米及底板外2米范圍舉行超前注漿加固。

施工工藝采納TGRM前進(jìn)式深孔注漿工藝。

鉆孔施工鉆孔施工前必需封閉掌子面，施工止?jié){墻，以防止在注漿時(shí)漏漿。施工鉆孔在掌子面范圍內(nèi)舉行布設(shè)，按照漿液蔓延范圍確定其角度及長度。

注漿材料的挑選①合法性。漿液是工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)指定使用的注漿材料；②耐久性。主要成分為無機(jī)硫鋁酸巖水泥，外加多種特種外加劑，為永遠(yuǎn)性注漿加固漿液，能有效控制地表在隧道開挖過后的繼續(xù)下沉問題；③微膨脹性。該漿液在注入地層固化過程中漿塊具有1％～2％的膨脹率，能有效填補(bǔ)隧道在開挖過程中對土體的擾動(dòng)而引起的地表下沉；④抗簇?fù)硇?。漿材在生產(chǎn)過程中加入適當(dāng)?shù)男跄齽節(jié){液具有一定的抗簇?fù)硇?，能有效防止地下水流對漿液的沖散，控制注漿范圍，節(jié)約注漿材料，對地下水位較高和水流較強(qiáng)的地層具有較好的適用性；⑤早強(qiáng)性。該漿液在水灰比1：1使用條件下，漿液2小時(shí)的強(qiáng)度可達(dá)到2MPa，24小時(shí)

可達(dá)到10MPa以上，注漿加固后，幾乎不等待漿液的強(qiáng)度即可實(shí)現(xiàn)開挖施工，有效提高了施工效率。

補(bǔ)充注漿完成Z3-3及F7-1橋樁之間通道土體后，需對F7-1橋樁舉行二次補(bǔ)充注漿，以加強(qiáng)注漿加固效果。采納后退式注漿，TGRM水泥漿。

補(bǔ)償注漿孔在開挖后的隧道沿徑向方向環(huán)向布置，間距1米，梅花形布置，孔長3米，注漿管末端2米開花孔，花孔采納螺旋型布置，孔徑8mm，間距30cm。

結(jié)論和建議

新建換乘通道施工時(shí)，影響西直門立交橋平安，應(yīng)對特級風(fēng)險(xiǎn)源涉及的Z3-3、F3-1、F3-2、F7-1、F7-2號墩的基礎(chǔ)加強(qiáng)庇護(hù)，舉行加固處理，并協(xié)作特別的施工計(jì)劃和動(dòng)態(tài)監(jiān)測手段。

為降低通道施工對西直門立交橋的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)行以下兩方面的庇護(hù)措施：

地面支頂因?yàn)橥ǖ篱_挖，

土被擾動(dòng)，當(dāng)土的沉降大于樁的沉降時(shí)，就產(chǎn)生負(fù)摩阻力，而當(dāng)樁的沉降大于土的沉降時(shí)，就產(chǎn)生正摩阻力，因此樁下沉到一定程度，其豎向承載力就會(huì)快速提高，故支頂計(jì)劃從理論上是可行的。

注漿加固地面注漿和洞內(nèi)超前注漿、補(bǔ)充注漿相結(jié)合，對樁底圍巖舉行加固，提高樁端承載力。

經(jīng)過數(shù)值模擬計(jì)算，證實(shí)注漿效果達(dá)到要求。

經(jīng)施工實(shí)踐檢驗(yàn)，7號輔路橋最大沉降13mm，縱向差異沉降10mm，橫向差異沉降3.6mm；3號匝道橋最大沉降2.7mm，縱向差異沉降2.7mm，橫向差異沉降0