北京地铁 6号线苹果园站下穿段沉降控制技术研究

北京地铁 6号线苹果园站下穿段沉降控制技术研究

李海刚

中铁十四局集团有限 公司 山东济南 250014

摘 要：本文以北京地铁6号线苹果园站下穿1号线苹果园站为例，介绍了通过深孔注浆加固导洞周边土体及对既有车站进行整体抬升、丝杠+32a工字钢梁支顶等沉降控制技术，有效地保证了新建车站及既有车站的建设及运营安全，具有重要的借鉴意义。

关键词： 暗法车站 PBA法 丝杠支顶 既有线 沉降控制

1 工程背景

1.1车站概况

苹果园站沿苹果园南路东西向布置，主体结构全部采用暗挖PBA工法施工，标准段为双层三连拱结构，超浅埋段为三层三跨连拱结构，下穿段为双层三跨箱型框架结构，密贴下穿既有M1苹果园站。

1.2下穿段工程概况

苹果园站下穿既有地铁1号线苹果园站段主体结构全长52.8m，两层三跨箱型框架结构，6号线站位与既有地铁1号线苹果园站夹角约为70°，下穿段长52.8m，覆土约11.7m，密贴既有车站底板。

2 工程筹划

2.1 工程筹划

本工程关键节点工期为下穿段的贯通，原计划采用3号竖井施工，但因3号竖井场地狭小，施工组织难度较大，施工进度缓慢，导致工作任务重，不能满足工期节点要求。考虑采用2号竖井及横通道来承担下穿段任务。但需要对2号竖井位置及结构，2号横通道结构进行优化。

调整后2号竖井及横通道位于三层段与下穿段相接处，长40.2米，可兼做下穿段。调整后2号横通道结构形式由7层导洞调整为8层导洞，进入主体后均采用上下分离横通道型式。分离横通道各设2层导洞，断面净宽均为4m。

2.2施工步序

⑴施工竖井、横通道，横通道施工时从上至下依次施工，导洞间错开距离不小于6m。

⑵深孔注浆加固，施工主体小导洞；

⑶条基、底纵梁、钢管柱、边桩、丝杠、冠梁施工；

⑷两导洞间土体开挖支护；

⑸顶板施工；

⑹侧墙、中板施工；

⑺侧墙、底板施工。

2.沉降控制技术措施

2.1深孔注浆加固土体

对上导洞两侧侧墙外及底板下1.5m范围内进行超前深孔注浆^[1]，同时加强初支背后回填注浆。对下导洞拱顶和两侧侧墙外和底板下1.5m范围内进行超前深孔注浆。如图2所示。

2.2丝杠+工字钢梁支顶

下穿既有线施工时采取安装“丝杠+32a工字钢横梁”来支顶既有结构^[2]。

在做好钢板预埋基础上，在钢板上方设置丝杠，丝杠上方焊接钢板，钢板上焊接工字钢纵梁，通过丝杠调节顶紧既有结构^[3]。

混凝土发生收缩或冠梁顶纵梁无法浇筑至初支内顶，工字钢纵梁外露并部分持力，通过预埋注浆管对缝隙进行多次高压补浆（现场试验，不大于1MPa）。根据监测情况，适时进行导洞间土体的开挖、支护，型钢纵梁进一步持力，弥补缝隙带来的既有线沉降。

为保证冠梁及顶纵梁混凝土浇筑达到强度后，露出混凝土顶端的横梁能够起到抑制既有线沉降的目的，需保证横梁与初支结构之间密贴。这就要求前期丝杠能充分顶紧横梁，横梁充分顶紧初期支护。

为便于施工中操作方便，确保丝杠顶紧横梁，设计提供丝杠顶紧力。该顶紧力受以下三个方面因素制约：

（1）丝杠的抗压承载力

F1=fy’x As=265x3.14x25x25=520kN；

（2）丝杠的压杆稳定

=14KN（丝杠按最不利的一端固支、一端自由考虑）；

（3）丝杠丝所能承受的竖向力

只要扭力足够大，丝承受的竖向力大于丝杠的抗压承载力。

因此，丝杠顶紧力按最大不超过4kN（合2MPa）、最小不低于0.4kN（合0.2MPa）控制。

同时，在每根丝杠底部布置轴力计，以掌握丝杠的工作状态。

查阅相关资料（美国混凝土教材），混凝土收缩变形量不大，对3m高的梁，7天后的收缩变形仅为3mm。新建结构与既有结构之间的缝隙主要来自于混凝土浇筑时与导洞初支内皮的贴近程度。

假设该缝隙为20mm，即工字钢纵梁从顶部向下外露20mm（架设此时完全未补浆），在上覆土体、既有结构自重及地面超载作用下（最不利时），该段工字钢的压缩变形为：

△L=NL/EA=0.4mm

2.3抬升既有车站主体结构

在已开挖导洞内通过深孔注浆对既有苹果园站主体结构进行分阶段、分批次整体抬升。如图3所示。

第一阶段：边导洞41导洞贯通后，在该导洞内对既有1号线苹果园站主体两条变形缝之间主体结构进行抬升注浆。

第二阶段：边导洞44导洞贯通后，在该导洞内对既有1号线苹果园站主体与苹古区间变形缝部位主体结构进行抬升注浆。

第三阶段：边导洞34导洞及44导洞相互贯通后，在导洞内对既有苹果园站附属结构军事通道进行抬升注浆

第四阶段：在上述各阶段抬升注浆完成，根据监测数据判断既有苹果站否还存在沉降较大部位，如存在个别部位沉降值较大，利用已开挖完成导洞在进行多次重复循环注浆。为下一阶段下穿段扣拱施工提供有利条件。

第一次施工：第一步对底部第一排孔位进行深孔注浆形成底部止浆墙，第二步对边墙部位进行深孔注浆形成边部止浆墙，第三部对前端头进行深孔注浆，形成端部止浆墙。

第二次施工：中间一排施工工艺选用可重复注浆工艺，注浆过程中实时监测沉降数据。

第三次施工：如第二次施工后监测结果显示仍不能到抬升效果，方可进行第三次注浆施工。

施工过程中注浆压力需根据现场监测数据实时调整，将注浆与监测实行信息化同步进行，止浆墙的形成过程，需精细精密注浆。如第一循环注浆完成，不能达到预计抬升效果（或间隔一段时间后既有线又发生沉降，可对其进行重复注浆。）

3施工监测

本工程对既有线结构的监测采用先进的远程监测系统^[4]，具有数据采集、传输、处理和反馈四项基本功能。同时还具备了系统长期可靠性，数据采集的自动化、实时化和标准化，可靠的远程传输，直观的数据处理，畅通的信息反馈等功能。

通过上述方案的实施，既有1号线苹果园站主体结构各项监测数据达到良好控制效果。既有1号线苹果园站主体结构沉降点、轨道结构沉降点^[5]；附属结构军事通道结构沉降点监测数据均保持在可控范围内。

4 结论

本文总结了既有6号线苹果园站下穿既有1号线的深孔注浆加固措施，包括：

1. 对上、下导洞采用深孔注浆对地层进行加固。

2. 下穿既有线施工时采取安装“丝杠+工字钢横梁”来支顶既有结构。

3. 在已开挖导洞内通过深孔注浆对既有苹果园站主体结构进行分阶段、分批次整体抬升。

参考文献：

[1]李余江.平顶直墙暗挖密贴下穿既有车站施工的运用分析与研究[J].科技创新与应用,2020(07):46-48.

[2]丁仓.暗挖地铁隧道紧贴下穿既有地铁线路保护控制措施研究[J].工程建设,2018,50(12):53-58.

[3]乔茂伟,韦永斌,刘云飞,赵伟,于振欢.地铁隧道穿越工程变形自动监测系统设计及应用[J].工程勘察,2018,46(09):58-62.

[4]张钦喜,孙杨,李松梅.平顶直墙暗挖法密贴下穿既有线关键技术[J].岩土工程技术,2018,32(06):288-293.

[5]张桂仙.地铁车站下穿既有线的施工监测对策分析[J].太原城市职业技术学院学报,2018(03):172-174.