京沪高铁泰安站改造工程既有站房内深基坑围护施工技术研究

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　　摘要：泰安站改造工程为京沪高铁首例高铁站改造工程，在高铁营业线施工中没有类似经验，通过该工程的改造总结了邻近高铁营业线及站房内深基坑施工经验，为后期类似改造施工提供技术资料及参考。
　　关键词：高铁；既有站房；深基坑；围护结构
　　随着我国高速发展人们工作出差外出旅游的需求不断增加，高速铁路站房改造的工程和邻近高铁施工逐渐增多。既有站房和既有高铁线沉降允许量小、必须实时监测及分析、施工现场局促等问题必定会相继出现。泰安站改造工程为京沪高铁首例既有站房改造工程此项研究为类似工程提供了新的经验。
　　一、工程概况
　　接长出站地道自原接口向东下穿泰安站站房，与原西外环路连接，距离高铁线路22m，穿出站房范围后，与中转汽车站方向设置出站换乘通道一处直通室外地面，设楼梯、上行扶梯各一部。接长出站地道长48m，净宽10m，高3.73m～4.55m；出站换乘通道长28m，宽5m，高2.7m。基坑最大开挖深度9.5m。
　　二、既有站房内深基坑围护施工技术研究简介
　　（一）研究内容
　　①基坑围护及边坡防护形式。
　　②沉降监测技术。
　　（二）站房内深基坑围护结构
　　新建接长出站地道工程在既有站房内，基坑两侧距离既有站房基础较近，周边环境复杂，施工场地局促，既有站房基础埋深变化较大，基坑开挖方式为明挖顺作法，最大开挖深度为9.5m，为确保站房和高铁线路的安全，必须采取有效的基坑支护方案。根据基坑两侧不同的施工工况，形成了“单排钢管桩+双排钢管桩+人工挖孔桩”组合防护体系，确保泰安站站房基础稳定，保证泰安站的正常运营。
　　三、施工方案
　　（一）钢管桩+内支撑形式
　　1、单排钢管桩防护施工
　　在出站地道既有U型框架处采用Φ219单排钢管桩防护，桩长5.23～8.40m，伸入新建框架桥底板下2m，利用既有U型槽侧墙作为上部挡墙，配合一道600×600砼支撑、一道Φ609钢支撑。
　　2、双排钢管桩防护施工
　　在既有站房基础位置，因与新建结构侧墙之间净距仅有0.8m，采用双排Φ219钢管桩防护，桩长9.01m，横向支撑采用一道砼支撑+一道钢支撑，施工时先打设双排钢管桩，浇筑第一道砼支撑，向下开挖土体，架设第二道钢支撑，继续向下挖至坑底，施做通道框架。
　　（二）挖孔桩+内支撑形式
　　1、人工挖孔桩（圆桩）
　　在站房基础之间处，采用φ1m人工挖孔桩，支撑采用一道砼支撑+一道钢支撑，施工时先挖孔桩施工，浇筑桩顶冠梁，浇筑第一道砼支撑，向下开挖土体，架设第二道钢支撑，继续向下挖至坑底，施做通道框架。
　　附图5：人工挖孔桩防护（圆桩）防护立面图
　　2、人工挖孔桩（矩形桩）
　　在既有出站地道挡墙位置采用人工挖方桩的方式，在既有挡墙下部植筋与方桩钢筋相连，使下部方桩与挡墙成为一体，再设置两道钢管桩横撑进行支护。
　　（三）沉降监测
　　由于京沪高铁已开通运营，开展施工条件下的沉降监测受到一定的制约条件，采用传统人工测量方法很难进行连续监测。要保证结构的安全性，除了严格控制施工措施外，应对其进行远程、实时、在线、自动地监测，所以本次，采用以压差式静力水准仪为核心的自动化在线监测系统对高铁路基和站房进行沉降监测。
　　整个监测系统由传感器、数据采集装置、数据通讯系统、中心信号接收及处理装置、服务器及计算机软件系统组成。系统建立开放的数据接口，通过 GPRS 及宽带走公用互联网接入来实现远程实时查看。
　　软件基于 Python 语言平台开发，分为 web 版和电脑版，并针对高铁监测工程进行了优化。在 web 版上对监测数据可实现分级别分权限管理，让拥有权限的相关人员可以远程实时查看监测数据，实现信息共享。软件上可设置沉降上限报警命令。并实现与手机短消息平台结合，当发生沉降异常时，及时自动发送短消息到监测管理人员的手机上，以便尽快启动相应的预案。
　　软件主要功能包括在线监测、数据分析、曲线展示、曲线模拟、监测管理、预报预警等强大功能。
　　1、监测范围
　　根据泰安站出站口接长地道、新建西外环地下通道、两侧引道开挖的长度和深度及设计文件要求，确定监测范围主要包括高铁路基（对应里程 K465+429-K466+109）、既有出站口地道、泰安站站房、出站口接长地道两侧雨棚柱四个区域。
　　2.监测频率及预警值
　　（1）京沪高铁路基、雨棚柱及既有地下通道监测频率及预警值
　　根据自动化监测的特点，拟定在不同施工阶段期间采用不同的采集频率。施工前（即施工单位开工之前），需要采集 10 次有效数据作为自动化监测的初始值；施工关键期，监测频次为 3 分钟一次；施工完成后延长监测 6个月的时段，监测频次为 10 分钟一次。
　　为了铁路运行的安全，本工程的规范限值按照《高速铁路无砟轨道线路维修规则》（TG/GW115-2012）来确定，将线路差异沉降量限值及累计沉降量偏安全的取为 1mm，并分为三级预警，并按照容许偏差值的 60%、75%、90%分别作为黄色、橙色、红色预警限值。
　　（2）泰安站站房监测频率及预警值
　　对于采用静力水准仪进行垂直位移监测的监测点、进行 24 小时实时监测，采样频率 3 分钟一次，同时采用人工监测点定期进行水准复核。另外对改造地道两侧的站房柱进行水平位移监测，采样頻率不低于 3 小时一次。
　　根据设计文件说明，基坑支护结构允许最大水平位移 10mm，地表最大允许沉降为 10mm。建立三级预警机制，按照最大允许值的 60%，75%，90%取值分别作为黄色、橙色、红色预警限值。
　　本项目为京沪高铁既有线第一个改造项目，采用“单排钢管+双排钢管+人工挖孔桩”基坑防护组合体系有效地保证了泰安站站房的基础稳定，保证了泰安站的正常运营；采用压差式静力水准仪为核心的自动化在线监测系统技术，解决了基坑临近建筑物沉降数据实时检测、实时分析、异常实时通知的问题，提高了基坑安全措施防护实施的有效反应时间，保证了既有建筑物的牢固稳定。在泰安站改造项目中取得了良好的经济和社会效益，安全、顺利地完成了泰安站出站地道改造及相关工程，确保了高铁泰安站的正常运营。
　　参考文献
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　　作者简介：赵自学（1965年1月），男，汉族，山东德州人，高级工程师。
　　（作者单位：中铁十局集团第八工程有限公司）
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