深圳地铁一期工程区间土建工程 一 览 表                          表2

 

 

                                    

　　深圳地铁一期工程在两个区间、六个地点穿切既有建筑物或桥梁工程的桩基础，必须进行桩基托换。其中国贸~老街区间隧道北段穿越百货广场大厦，需要托换百货广场大厦9层裙楼的6根直径2m的人工挖孔桩，挖孔桩的最大设计轴力为18900KN，从文献检索结果看，属于国内外地铁工程、地下工程中迄今为止最大轴力的桩基托换。为使地铁工程施工顺利进行，地铁公司委托科研单位对桩基托换技术进行专题研究。

桩基托换技术研究工作的重点内容为：

　　1、桩基托换结构的合理与基本形式；

　　2、桩基托换过程中的受力、变形及荷载的转换规律研究；

　　3、托换梁、被托换柱的接头技术研究；

　　4、托换分级加载技术研究；

　　5、桩基托换对建筑物及周边环境的监测及控制技术。

　　研究过程中进行了理论计算分析、1：4、1：2梁柱接头试验及整体模型试验，与设计紧密结合，相互验证，确保了工程的实施。

　　深圳地铁一期工程桩基托换工程主要采取主动加荷托换及被动受荷托换两种基本方法。被动受荷托换即先施工新桩和托换大梁以及原桩和大梁的连接节点，然后切除原桩将原桩荷载由托换大梁转换至新桩。当被托换的荷载较小时可以采用被动受荷托换方法，如地铁一期工程的人民桥桩基托换、广深高速公路桥基托换、华中酒店大厦桩基托换工程。

　　主动托换法则是在托换大梁和新桩之间设置加载千斤顶，在托换之前利用千斤顶加载，这时上部结构可能有微量的顶升（例如小于1mm），而新桩的沉降量大部分被消除。因此，新桩具有静压桩的特点。这种方法可以控制桩位顶升值和沉降值都在微小的控制范围之内，为避免加载时托换大梁、柱超过允许应力值及防止顶升量过大，可以采取多级加载和多级截桩解决（即主动和被动托换多次交替使用）。为此，必须有严密的监控量测手段。地铁一期工程的百货广场大厦桩基托换、广深高速公路桥基托换、广深铁路桥桩基托换均采用了主动托换法。

　　（一）被动托换法工程实例--------华中酒店桩基托换工程

　　华中酒店大厦主楼为12层，裙楼3层，无地下室，原基桩为Φ480mm的锤击沉管灌注桩，设计最大轴力2311KN，桩底至隧道顶部约6米，需托换门廊两柱下基桩6根，门厅三柱下基桩10根。托换区域处于断层带。华中酒店桩基托换采取被动托换方法，采用主、次梁包柱式转换结构，主梁为1.2m宽×2.2m高，次梁为1.4m宽×0.7m高,转换基础采用33m长的钻孔嵌岩钢管（Φ168×7）灌注桩群桩基础，待转换结构达到设计强度后，开始稳压封桩，消除桩及转换结构的变形。托换施工完成及暗挖矿山法区间隧道通过后，建筑物总沉降均控制在1cm以内。

　　（二）主动托换法工程实例--------百货广场大厦桩基托换工程

　　百货广场大厦主楼高22层，裙楼高9层，地下3层。需托换裙楼的6根人工挖孔桩（大厦采取一柱一桩的结构形式，结构柱断面为1.2m´0.8~1.1m），平均每根桩承重达15000KN，最大承重18900KN,采用主动托换法。整个托换过程均在百货广场大厦-3层地下室内进行,首先在每根被托换桩及区间隧道的外缘施工两根桩径2m、深20m的人工挖孔桩，然后施工长度约12m、宽3.2m、高2.2m的预应力托换大梁，托换大梁与结构柱通过特殊节点连接，以确保荷载的可靠传递。

　　在托换大梁与托换新桩之间设置2~3个5000kN级的千斤顶，在高精度的自动监测体系的监控下，完成顶升、加载、截桩、卸载、锁定等步骤。实施结果表明，在百货广场大厦桩基托换全过程，结构柱的的位移均被严格控制在±1mm以内，达到设计要求的“顶升不得超过1mm,沉降不超过3mm”的控制标准，比目前文献记载的世界上最大荷载的托换工程----日本京都地铁车站5850KN的托换工程变形控制还好。

　　因一期工程线路线形及配合规划等原因，地铁1号线东段在国贸~大剧院段的区间隧道有近900m采用了左右线上下重叠(左下右上)的隧道断面形式，隧道开挖宽度约7m,平均高度13~14m，断面开挖面积约83m²/m,隧道结构狭长，结构受力复杂。这种结构形式在国内地铁工程施工中尚属首次。隧道经过的区段地下水位高，地下水丰富，地质条件复杂，一般均具有“上软下硬”的特点；重叠隧道上方建筑物密集，地下管线多，隧道还穿越多个建筑物及构筑物的桩基、河流河床。地铁公司也委托科研单位对重叠隧道施工技术进行专题研究。

重叠隧道施工技术研究工作的重点内容为：

　　1、重叠隧道不同施工阶段结构稳定性分析；

　　2、重叠隧道辅助工法研究；

　　3、重叠隧道开挖及支护技术研究；

　　4、重叠隧道与桩基托换共同作用研究；

　　5、重叠隧道施工的环境控制技术研究。

　　在工程施工中，采用了纵向台阶法（分四个台阶），第一台阶长度为10~15m，第二、第三、第四台阶长度均为10m,台阶高度一般为2~6m。拱部预留核心土、环形开挖。

　　辅助工法及初期支护采用了局部地段地层地面预注浆加固、高边墙设置系统锚杆、拱部超前小导管支护、全隧道设置格栅钢架、喷锚网、钢支撑、临时仰拱等综合措施，二衬采用C25钢筋砼复合衬砌。施工过程严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”二十一字诀。从几个工点的重叠隧道施工情况看，地面沉降可以控制在4cm以内。

 

　　深圳地铁一期工程在基坑支护技术方面进行了多项有益的尝试及创新，取得了良好的经济效益及社会效益，部分技术在国内地基基础工程中得到了推广、应用。

         地铁水晶岛站（现市民中心站）试验段车站基坑平均深度17m，地层为坡、残积土，周边环境比较简单，采用了常规土钉墙与长度为23m的预应力锚索群锚组成复合型土钉墙联合支护的结构形式。该工程为深圳地区采用复合型土钉墙支护最深的一个基坑工程，并取得了成功。在长达近两年的基坑暴露时间内，基坑坡顶水平位移控制在3cm以内。整个基坑工程进行了土钉轴力、土体测斜、土压力量测等多项监测，为研究复合型土钉墙的性状积累了宝贵的资料。

　　钻孔咬合桩是利用超缓凝混凝土的特殊性能，采用高精度的全套管钻机通过专门工艺成孔、成桩的一种特殊桩型，通过桩与桩之间的咬合搭接，可形成挡土截水的连续排桩围护结构或地下防渗墙。

　　钻孔咬合桩与常规的深基坑围护结构型式如地下连续墙、钻(挖)孔桩相比，造价较地下连续墙、钻孔桩低，与挖孔桩造价基本相差不大；但钻孔咬合桩成桩垂直精度高，各桩间咬合防水效果好；成孔时可做到无泥浆作业，并且可保证无坍孔，振动小，易于文明施工、控制桩身质量、保证安全，减少对周边环境的影响。

　　钻孔咬合桩首次设计并应用于深圳地铁一期工程10标段“会展中心站~购物公园站区间”的明挖围护结构中，在此之前，其施工方法在国内地铁工程中尚无实例可供借鉴。钻孔咬合桩在10标段应用取得成功后，随后在地铁工程的多个项目中得到了推广应用。实践证明，在一定的地质条件及环境条件下应用钻孔咬合桩可取得良好的社会效益及经济效益，该桩型填补了国内地下工程深基坑支护工程围护结构型式的一项空白。

　　地铁一期工程的多个车站采用了“叠合结构、桩墙合一”形式，即将基坑围护结构与地铁车站外墙通过预埋钢筋、接驳器等连接为一体，共同受力。基坑围护结构可以是挖孔桩或钻孔桩、连续墙等，但为有效解决防水问题，除连续墙、咬合桩外，其他形式的围护结构外应设止水帷幕。车站采用“叠合结构、桩墙合一”的结构形式可以不设抗浮（拔）桩，并可减少车站外墙厚度。但这种结构形式的必须确保作为第一道防水防线的基坑围护结构尽量做到不渗、不漏，同时确保外墙砼施工的密实性，做好结构砼自防水。

　　地铁车站多位于城市商业闹市区或道路的交叉路口，车流量大，人流密集，合理选择施工方法十分重要。采用明挖法施工占用地面道路时间长、干扰大，影响地面交通；采用暗挖法施工工期长、技术复杂、造价高。

　　深圳地铁华强路站、科学馆站为地下二层岛式车站，结构外缘总长224m，标准段结构外缘总宽约18.9m，车站主体结构采用单柱双层双跨（局部为双柱三跨）框架结构，中心顶板覆土厚约4.7m，车站埋深约17.0m。车站站位均位于深圳市的交通主干道深南大道下方，高峰期车流量高达4000辆，为减少对地面交通的影响，采用了盖挖顺筑法施工。首先通过多次分幅围挡施工车站围护结构（圆形与椭圆形人工挖孔咬合桩形式）及临时路面体系（六四式军用梁加临时路面盖板形式），逐步将车站范围内的深南大道路面架空，将临时路面体系形成一体，地面车辆在临时路面体系上通行，在临时路面体系的支护下通过设置在道路南北两端的风道进入车站范围开挖基坑土方，进行车站施工。

　　深圳地铁一期工程采用的盖挖法车站施工配套技术（大跨度临时路面系统等）在国内地铁工程中属于首创，工程造价低、工期省，减少了对城市交通的干扰，在今后类似环境条件下的地铁车站施工中值得推广。

　　深圳地铁一期工程在五个区间采用盾构工法。盾构机的产地为日本及德国。其中华强路~岗厦的盾构区间隧道总长度为3471.6米（左线长1728.1 米，右线长1743.5米）。该工程采用德国海瑞克公司生产的两台加泥式土压平衡盾构机掘进，盾构的外径为6.28米，长8.3 米。该款盾构机结构先进、自动化程度高，开挖、出渣、管片拼装易于控制；施工效率与可靠性高，安全性能好，可用于多种复杂的岩土地层，施工速度快，在深圳地铁的最高记录为20环/天；该盾构机还配备了泡沫注入系统，膨润土注入系统和压缩空气系统，具有土压平衡，开敞式，半开敞式三种功能模式，刀盘刀具设计为可更换式，盘形滚刀与齿刀可互换，以适应不同地层高效破岩切削需要。盾构机操作控制系统采用PLC，具有自动、半自动和手动三种控制模式。配置了土压力和推进参数自动测量，数据采集处理和远程传输系统，可以实现办公室的掘进工况信息管理；配备了自动定压同步注浆系统，对环形间隙及早注浆填充，以稳定管片和控制地层沉降；配备自动测量导向系统，可以适时测控盾构机姿态和管片拼装精度。盾构采用中间铰接方式，可以适应较小半径曲线的推进转弯；推进油缸设计为可分组独立控制伸缩动作，辅于配置的超挖刀，可以较好的控制掘进方向和进行纠偏。

　　该工程在国内首次采用“3+2+1”模式、楔形量51mm的单层通用装配式管片衬砌，管片衬砌外径6000mm，内径5400mm,每环平均宽1.2m，厚300mm，通过不同的拼装组合可以实现任何半径的隧道曲线。

　　目前该工程盾构机已经顺利地通过了复杂饱水地层、断层带，穿越了两条河流的河底及城市道路，安全通过了紧邻的福华立交桥和福华新村1、3栋楼房的桩基群。

　　深圳地铁一期工程暗挖矿山法在辅助工法方面结合深圳的地质条件进行多种尝试，主要采取以下方法：

　　（1）小导管注浆预支护：实践证明，在深圳地区的花岗岩残积土土中中小导管注浆宜采用袖阀注浆技术，小导管间距应予以加密；

　　（2）地层地面预注浆加固：对于隧道拱顶为饱水地层的地质条件，条件许可时，应尽可能采取地面预注浆加固。注浆可采取化学注浆、超细水泥注浆技术，常规注浆及旋喷桩应通过试验慎重选用。

　　（3）深孔注浆及全断面注浆：实践证明这两种方法均为穿越复杂地层的有效方法。深圳地铁的深孔注浆施工中一次注浆加固长度最大用到20米。

　　（4）水平旋喷：大剧院~科学馆区间隧道过砂层地段及会展中心~购物公园区间过金田路段采用了拱顶水平旋喷技术，有一定效果，缺陷在于旋喷体的不均匀及缩径、洞内废浆处理等问题。

　　（5）降水：可采用地面降水或洞内超前深孔降水，如科学馆~华强路区间隧道、车公庙~竹子林区间隧道工程，但需注意降水引起的环境负效应。

　　（6）大管棚支护：穿越笔架山渠、大沙河、布吉河的隧道均采用大管棚支护技术，一次支护长度最大为22m,管棚的架越、护顶、控沉效果良好。