临近既有地铁运营线路基坑封堵墙拆除管控措施概述
付杰林
上海建科工程咨询有限公司 上海市 200030
摘要:近年来,城市轨道交通建设发展异常迅速,尤其是上海轨道交通的建设发展更加迅猛,当下新一轮轨道交通建设正在如火如荼进行中,然而新线线路又会跟多条老线进行交汇换乘或多项综合枢纽工程或商业综合体进行合建、开发,必然会存在换乘通道或连通口,也必然会存在对其已有结构进行开洞门或者拆除封堵墙等施工。然而对于类似结构或基坑封堵墙的拆除工艺又居多,如爆破法拆除、静力液压钳法拆除、混凝土逼裂法拆除、风镐法凿除、混凝土静力切割法等。结合临近既有地铁运营线路的工程环境及工程特点,在为了保障既有线路运营安全不受干扰影响、已有工程结构本体自身不受损害、以及基坑周围环境不被破坏的基础上,采用静音静力绳锯切割法拆除的施工工艺对基坑结构地墙封堵墙予以切割拆除是首选。而相对传统的其他几种工艺拆除来讲,静力绳锯切割更具有相对安全、拆除速度快、噪音小、环保的特点和优越性。本文着重概述了在临近既有地铁运营线路基坑封堵墙拆除施工,采用静音绳锯切割技术拆除混凝土封堵墙的过程中,监理从安全风险、技术要点、管理要求、监护和环境监测指标等方面进行了其管控措施总结,并辅以实例加以说明,旨在概述如在类似工程工况条件下,采用类似施工工艺的工程建设具有推广和借鉴、参考意义。
关键词:临近既有地铁运营线路;基坑封堵墙拆除;管控措施
前言
目前,在上海轨道交通地铁工程施工中,对于基坑的结构回筑大多数情况都会涉及支撑体系的拆除,尤其是混凝土支撑的拆除 ,也会涉及实施阶段分坑墙或已有结构封堵墙的拆除。本文重点以上海轨道交通14号线昌邑路车站附属1号出入口C坑与附属1号出入口B坑、附属2号出入口A坑间封堵墙拆除(即ABC三坑交界处1000mm厚地下连续墙切割拆除)施工为实例,概述临近既有地铁运营线路基坑封堵墙拆除施工,作为监管方监理的一些管理措施的经验和成果分析、总结,为后期类似工况封堵墙拆除提供思路。
1工程概况及封堵墙拆除背景
1.1工程概况简介
昌邑路车站属于上海地下轨道交通综合枢纽合建工程,位于浦东新区浦东大道民生路路口,为14号线/18号线换乘车站,总共地下五层,从上到下分别为:地下一层:南北向江浦路地道;地下二层:东西向东西通道;地下三层:14号线及18号线车站换厅层;地下四层:东西向14号线车站站厅层;地下五层:南北向18号线车站站厅层[1]。在建18号线车站与在建14号线车站(主体结构已完成)形成“十”字换乘。
昌邑路站附属附属1号出入口B坑C坑、2号出入口A坑为地块配套工程结建开发,为降低14号线昌邑路站地铁附属配套工程的难度和成本,提高土地利用价值,与昌邑路地铁车站同步建设、统筹兼顾。附属1号2号出入口共分三个基坑,其中A坑长:80.5m,宽:39.1m,开挖深度约19.281m;B坑长:44.7m,宽:57.7m,开挖深度约21.674m;C坑长:48.2m,宽33.9m,开挖深度约20.511m。
1.2封堵墙拆除背景
昌邑路整个车站附属施工中,因受附属1号出入口C坑场地内管线搬迁制约,ABC三坑不具备同时施工条件,先行施工附属1号出入口B坑和附属2号出入口A坑,整个14号线线路(含昌邑路站)先开通运营,同步开通运营附属2号出入口。因此,附属1号出入口C坑列入甩项工程,为地下三层钢筋混凝土结构,为完成结构回筑,需拆除C坑与A坑、B坑交界处基坑地下连续墙封堵墙。C坑和A、B坑拆除封堵地墙厚度均为1000mm,深度均为22.05m,其中C坑与A坑间封堵地墙长度为22.05m,拆除方量为452.03m³;C坑与B坑间封堵地墙长度为43.92m,拆除方量为:900.36m³。
2安全风险
临近既有运营地铁线路进行基坑封堵地墙的拆除作业,涉及复杂的工程环境,安全风险极高。主要风险包括结构安全风险、运营影响风险、施工风险及环境风险等,为规避防范尽早采用各种风险控制关键措施,具体如下:
2.1结构安全风险
(1)既有地铁结构变形或沉降
拆除过程中,基坑支护体系受力状态改变,可能引起周边土体扰动,导致既有隧道区间轨道发生不均匀沉降、位移或裂缝,影响运营安全。
风险因素:拆除顺序不当,导致局部应力集中;临时支撑不足,引起围护结构失稳;地下水位变化,导致土体固结沉降。
(2)基坑边坡失稳或坍塌
封堵墙拆除后,若未及时回填或支护,可能引发 基坑边坡滑移、坍塌,甚至影响既有线路结构安全。
风险因素:降水措施不到位,土体强度降低;拆除后未及时加固或回填;超挖或机械振动导致边坡失稳。
2.2运营影响风险
(1)列车运行振动加剧
拆除作业(如爆破、机械破碎)产生的振动可能超出地铁结构允许限值(通常≤1.5cm/s),导致轨道变形或设备损坏[2] 。
风险因素:采用高振动工艺(如冲击破碎);未设置减震沟或缓冲层;监测不及时,振动超标未预警。
(2)异物侵入限界
拆除后的混凝土块、钢筋等可能掉落至运营线路范围,造成列车撞击或设备损坏。
风险因素:防护措施不足(如未设置防抛网);渣土运输管理不善;恶劣天气(强风)导致飞散。
2.3施工风险
(1)机械设备碰撞
大型机械(如挖掘机、吊车)在狭小空间作业时,可能 碰撞既有结构或管线,导致结构损伤或运营中断。
风险因素:作业空间受限,机械回转半径不足;操作人员失误或盲区监控不足。
(2)临时支撑失效
若拆除前未合理设置临时支撑,可能导致 围护结构变形过大,甚至引发连锁坍塌。
风险因素:支撑设计强度不足;拆除顺序错误,导致支撑受力突变。
2.4环境风险
(1)地下管线破坏
周边市政管线(如燃气、电力、给排水)可能因拆除振动或机械误操作受损,引发泄漏、爆炸或停水停电。
风险因素:管线探明不彻底;未采取隔离保护措施。
(2)噪声与扬尘污染
拆除作业可能产生超标噪声(影响地铁调度通信)和扬尘(侵入轨道设备),导致 运营干扰或环保处罚。
2.5风险控制关键措施
3技术要点
核心地域(临近运营地铁)进行基坑混凝土封堵地墙拆除,严格抵制使用爆破拆除、大型机械破碎锤拆除、整体倾倒拖拉拆除、无监测的盲目拆除、雨季无防水措施的拆除,必须采用"微扰动分块置换"技术体系,首选金刚石绳锯静力切割系统拆除工艺。
3.1施工机具
切割机具主要选择喜得利HILTI DS-WS15系列重型电动链锯和喜得利HILTI-DD200系列钻石钻孔机[3]。主要工作性能参数为:切割速度30分钟至50分钟/断面;链条转速10米至15米/秒;安装时间20分钟/次。链条绳锯切割施工工艺:现场设置到位对应电源和水源→在封堵地墙面上划分各个块体的切割钱→用水钻水平钻孔用来穿金刚钻石链条→将切割设备放置在结构楼板上并连接相应的水和电→安装金刚石切割链条后用液压装置正确方法接好接头[4]→开启水源通过控制器将链条缓慢收紧开始切割分块。
3.2拆除流程
封堵地墙切割拆除总体流程:根据附属1号出入口C坑结构回筑施工进度,对相应地墙进行切割拆除。整体拆除施工时,需遵循从上往下,分层逐一拆除,每次切割拆除高度控制在6m以内,确保地墙切割拆除施工安全。
根据切割拆除施工工艺,切割拆除设置工艺孔和吊装孔两种类型。第一种为切割之前的工艺孔洞和吊装孔洞以及吊装吊点的设置部分施工:工艺孔洞和吊装孔洞的设置采用喜利得品牌金刚链钻石钻孔机具进行排孔,吊装孔洞为切割后混凝土块的吊装所用,孔径设置均为Ф100mm;工艺孔洞为切割阶段,切割金刚石链条设置专用,孔径设置也为Ф100mm。第二种为整体的切割拆除施工:等待吊装孔洞和工艺孔洞排孔开设完成之后,方才实施正式的切割拆除施工。
切割封堵地墙阶段,依据基坑土方开挖施工进展,从上而下逐步进行切割拆除。单个区域切割阶段,先进行横方向的切割分块,再进行竖方向的切割分块;进行竖方向切割分块阶段,严格遵循从上而下的切割拆除顺序,切割分离一块,吊装一块的既定原则进行,用以防止切割混凝土块在吊装过程中周边切割分离的混凝土块倾倒现象出现,用以保障切割拆除施工的安全有序。[5]
3.3封堵地墙分块划分原则
单体W实际吊装<(W起重量-0.6)*0.8,根据吊机工况的渐进特性取值;系数0.6:吊钩及钢丝绳重量;系数0.8:安全系数取值;单体短边长度<2.2m,根据30T平板车装载宽度要求取值。
切割拆除时,采用80T汽车吊站位基坑外硬化地面或施工栈桥进行吊装作业,切割分块根据80T汽车吊吊装工况进行分块,最大重量控制原则在10T以内,确保切割吊装施工安全可行。由于吊装条件限制,单一切割砼块重量控制在5T左右,确保切割吊装施工安全可行。具体分块展开图如下:
3.4切割顺序
切割施工流程:整理作业面→水电连接到位→操作平台搭设→切割线位置定位→工艺孔和吊装孔排孔→金刚石绳锯设备就位固定→开始切割→吊具安装→混凝土块吊运。
(1)整理作业面:切割作业前,整理干净作业面不得有杂物积水,保证切割作业能够顺利进行。
(2)水、电连接到位:人员设备均需到位,保证设备性能状态,并验收合格,备好电箱和水管。配置380伏和220伏电源、0.4MPa至0.6MPa水压、水量15升每分钟的水源。
(3)操作平台搭设:搭设切割作用所用临时脚手架,经各方验收挂牌后,用来排孔、切割和安装吊具等施工作业。
(4)切割线位置定位:切割线测量放样阶段,严格依据已定方案的切割分块线精确标识出切割线位置,以保证切割作业安全有序。
(5)工艺孔和吊装孔排孔:在切割前需在封堵地墙的切割块上开设Ф100mm的工艺孔,用以金刚石链条的安装;每一个切割块上,开设1-2个Ф100mm的切割吊装孔(单块重量≥4T最大不超过5T时,设置2个吊装孔),保证混凝土块的顺利吊装。
(6)地墙切割:切割设备牢固定位,检查无误后对地墙进行切割。
(7)混凝土块吊运:切割隔开以后的混凝土块,利用吊机将混凝土块进行缓慢吊装和外运。
3.5混凝土块吊运
由于封堵地墙采用绳锯切割分块方式进行的拆除和吊装外运,吊装过程中较容易塌落,为了保证吊装作业的安全,结合现场实际情况制定了如下方面措施:
1)拆除的混凝土块的重量依据吊车回转半径和已审批已报备方案的分块大小规定进行控制,吊装作业前务必实测吊钩投影位置与被吊混凝土块间的重心偏移量,并依据吊车回转半径范围内的起重量,来确定需要切割混凝土块的尺寸和大小。
2)吊装之前,依据吊车起吊时最大的静拉力来明确吊装所使用钢丝绳直径,并在吊装过程当中动态的进行检查和验收。
3)起吊阶段务必均匀、平稳,专人安全监护,混凝土块吊至地面其后,装至重型道路处平板运输车上,下放阶段务必缓速、轻放,同时平板车上的作业人员及时将下放的混凝土块摆放整齐,并设置防倾覆措施,如搁置木枋。
4)起吊过程中,密切注意吊装混凝土块的状态,确保吊装施工安全。
4管理要求
基坑封堵拆除属于高风险工程,虽为未超规模的危大工程,但临近运营地铁线路,须通过精细化施工管理、动态监测、应急预案 等手段,确保地铁运营安全。监理单位需重点从审查方案、隔离管理、落手清、旁站监管,建立联络机制等方面管理,避免事故发生,具体如下:
4.1方案审查
编制封堵地墙切割拆除专项施工方案,经施工单位技术负责人审批、总监理工程师审核签认,对管理人员和班组作业人员交底后,专人负责监督精心组织实施。施工作业单位编制完成的专项施工方案,运营区域施工计划一旦确定,各参建单位应根据运营区域时空资源和实际工况制定周密的施工专项方案,在建设单位审核的基础上上报相应运维单位审批,待审批同意后方可进行施工。在非运营接管区域内施工,但可能对接管区域造成影响,或造成接管区域内设备状态发生变化的施工作业,建设单位和施工单位应提前与运营单位协调,并以专项施工方案报运营单位审批。
4.2隔离管理
列车运营阶段开始前,车站站台屏蔽门和端门务必处于关闭状态,端门钥匙由运营单位制定专人管理,各单位严禁打开屏蔽门或将材料堆放在屏蔽门边,建设单位也需配备专业保安值守站台层[6]。
4.3“落手清”管理
运营区域和施工建设区域必须建立专门施工档案,专项施工方案、施工申请单、相关影像资料等必须存档,满足可追溯要求。严禁未经申请批准延长作业时间、扩大施工作业范围,作业完毕必须在运营值班人员和站台保安人员处同时办理销点登记;施工销点前应做到工完料清,动用的相关设备恢复到正常状态,确保不在轨行区内遗留任何物品,零星垃圾必须装入袋中带出轨行区。
4.4旁站监管
施工作业时,施工单位请点负责人必须全程监管作业,监理单位必须安排专人旁站,监督施工安全,严禁施工不当导致人身伤害和运营设备破坏等事故,施工完毕检查工完料清机防护设施撤离情况,当天作业面结束由请点负责人和旁站监理分别进行影像留存,并在旁站记录中签字确认。
4.5建立联络机制
施工单位、监理单位、运营单位、建设单位等必须由两人以上人员和电话作为应急联络人,形成联络机制和通讯录,并在工作群和施工区域醒目位置张贴,以防万一触发影响运营安全隐患时,第一时间可通知联络相关单位进行紧急处置,以确保封堵墙拆除施工期间对运营区域零影响
5监护和环境监测指标
为确保既有地铁线路运营安全,在出入口封堵墙结构拆除过程中需建立多维度、实时动态的监测体系,主要进行了既有线路隧道和车站监护监测和环境监测,具体指标可分为以下2大类:
5.1结构变形监护监测
对于隧道收敛自动化监测,采用测量仪器:采用测程能达到 0.05-200 米的激光测距传感器,并支持串行接口,测量精度达到 1.0mm 的激光测距传感器,测量仪器及支架安装位置符合地铁运营对限界的要求。
主要测量方法:将测距仪安置在隧道的一端,(要求固定,提高精度),利用激
光测距对准隧道另一端的测量靶标,激光测距仪测出两点之间的距离即为隧道的直径,与施工前所初始值作比对后,所得出的差值称为隧道直径收敛累计变化量,,采用计算机控制采样,远程数据传输技术。
5.2环境监测
环境监测是确保施工安全、减少环境影响的核心手段,是“测量-评价-控制”一体化的过程,是规范标准和智能分析,以确保施工安全与城市韧性。在地铁深基坑封堵地墙切割拆除中,环境监测是“安全哨兵”+“数据大脑”,也就是人们常说的“监测是我们的眼睛”,其核心价值在于:风险可控化、损失最小化、技术标准化。由于拆除过程会改变支护体系的受力状态,可能引发周边土体扰动、支护结构变形、地下水渗流等问题。因此,环境监测在此阶段至关重要,具体监测指标和项目如下:
在封堵地墙切割拆除两个月施工期间,整个施工监测过程中未出现突变异常情况,基坑处于安全受控状态,实现了对结构安全状态的毫米级管控,确保了拆除作业"零事故"影响地铁运营。
6运营保障
封堵墙切割拆除属于施工建设区域,与目前14号线和18号线地铁线路运营区域仅仅一墙之隔,如拆除过程扬尘、噪声等超限,均会带来运营安全隐患。因此,现场采用了封闭管理,施工与运营区域的交叉区域,实行硬隔离材料全封闭措施处理,做好防火、防烟、防尘和防水处理,并在施工区域明显部位悬挂禁令标识,全力保障地铁运营安全[5]。
硬隔离设置原则和方法:从楼板底及楼板顶(即基坑地下三层至地下一层),高度约22米,与运营区域全隔断。底部采用1m高素混凝土导墙,内部种筋,两侧1:2水泥砂浆粉刷。上部垂直方向采用镀锌方钢管立柱(100*100*2mm)与导墙上的预埋钢板( 200*200*10mm )相连接,水平方向采用镀锌方钢管(80*60*1.8mm)与立杆焊接。钢管骨架靠近运营区域采用50mm厚岩棉夹心彩钢板。
7结束语
基坑封堵地墙拆除工程作为临近既有地铁运营线路施工中的高风险环节,是安全风险、技术与管理能力等的综合考验,其管控措施的有效性直接关系到轨道交通运营安全与周边环境稳定。本文从工程实例对其相应的一系列监控措施进行了总结和概述,为当前工程类似环境下基坑封堵墙拆除工程提供了技术路径,对城市密集区地下空间开发具有普适性参考意义。也为未来城市高密度建成环境下的地下深基坑空间更新和积累了经验。随着技术进步与管理模式优化,此类高风险工程将逐步迈向"更安全、更智能、更高效"的新阶段。
参考文献:
[1]付杰林简述超深地墙施工双轮铣槽机卡斗事故实例分析及处理[J],《建筑工程技术与设计 》,2018年12月中.
[2]贺磊.地铁施工、运营期振动环境影响及控制措施[J],绿色科技,2015年4月8日.
[3]宋为宾.四线叠加超深群坑施工关键技术研究 [J],《建筑施工》- 2024-08-25.
[4]秦晓峰.紧邻运营地铁超深基坑绳锯法拆撑技术应用[J],中国房地产业,2020年.
[5]刘爽,李伟玲,廉恒,张智,邢佳利.城市中心复杂环境下深基坑工程施工关键技术研究[J],建筑施工,2018年(040卷)011期.
[6]上海申通地铁建设集团有限公司.轨道交通建设运营区域施工作业安全管理办法[N],2021年4月.