西安地鐵一號線豎井開挖防樓沉降控制措施

毛華東

1 工程概況

西安市地鐵一號線朝陽門站～康復(fù)路站區(qū)間1號豎井為4.6 m×6.0 m矩形斷面，豎井深25.74 m。豎井南側(cè)搪瓷廠小區(qū)4號樓與豎井鎖口最小凈距4.2 m，房屋基礎(chǔ)為灰土基礎(chǔ)，7層磚混結(jié)構(gòu)。豎井及橫通道的開挖對搪瓷廠小區(qū)4號樓會造成傾斜、沉降等危害。通過采取科學(xué)、合理、有效的應(yīng)對措施，組織施工，保障了樓房不發(fā)生傾斜或沉降。豎井及樓房位置見圖1。

圖1 1號豎井及橫通道與搪瓷廠4號家屬樓位置圖

2 風(fēng)險(xiǎn)源分析

2.1 工程地質(zhì)

①-1層雜填土:主要以房屋回填基礎(chǔ)組成，較密實(shí)，全場地分布，層厚0.5 m～1.3 m。①-2層素填土:主要由粘性土組成，局部分布具濕陷性，層厚 0.8 m ～2.4 m，層底深度 1.5 m ～3.1 m。③-1-1層新黃土:褐黃色，大孔、蟲孔發(fā)育，ā1-2=0.55 MPa－1，屬高壓縮型土，δs2.0=0.001 ～0.082，具濕陷性，層厚0.5 m ～5.5 m ，層底深度3.0 m～6.5 m。③-1-2層飽和軟黃土:褐黃色，大孔、蟲孔發(fā)育，ā1-2=0.52 MPa－1，屬高壓縮型土，I=0.94，軟塑，局部流塑，層厚2.5 m ～10.3 m，層底深度8.7 m ～18.3 m。④-1層老黃土:褐黃色，具針狀孔隙，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，可塑狀態(tài)，ā1-2=0.26 MPa－1，屬中壓縮型土，層厚 3.3 m ～9.9 m，層底深度20.3 m ～26.2 m。

2.2 水文地質(zhì)

豎井區(qū)域地下水屬潛水類型，賦存于上更新統(tǒng)殘積古土壤、中更新世風(fēng)積黃土及沖擊粉質(zhì)粘土等粘性土層。主要含水層為中更新統(tǒng)沖擊粉質(zhì)粘土中2層～3層中砂透鏡體夾層，分布不連續(xù)，該層透水性好，賦水性強(qiáng)。

3 風(fēng)險(xiǎn)源控制措施

根據(jù)本工程地理位置、地下水及地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合西安地鐵其他類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，對豎井開挖引起的豎井壁后空洞、土體內(nèi)部變形引起的樓體沉降、傾斜采取加強(qiáng)豎井支護(hù)、設(shè)置鉆孔灌注隔離樁及豎井開挖嚴(yán)注漿、早封閉技術(shù)措施進(jìn)行防護(hù);對由于地下水位變化引起的樓體不均勻沉降、傾斜采取設(shè)置旋噴樁止水帷幕、回灌井、合理組織豎井降水等技術(shù)措施進(jìn)行防護(hù)。

3.1 變形控制

3.1.1 豎井支護(hù)措施

1)設(shè)計(jì)措施。井口鎖口圈梁采用C25鋼筋混凝土，井身側(cè)壁采用格柵鋼架、網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，格柵間距50cm，C25噴射混凝土厚度40cm，輔以φ32×3.5注漿導(dǎo)管加固土體措施;豎井采用Ⅰ16型鋼鋪底，澆筑40cm厚C25混凝土;橫通道采用Ⅰ20a工字鋼鋼架、掛網(wǎng)錨噴形式支護(hù)，鋼架間距50cm，橫通道與豎井、正洞交界處格柵鋼架并排加固。

2)施工措施。由于1號豎井及橫通道周邊環(huán)境及地質(zhì)情況的特殊性，豎井及橫通道采取短進(jìn)尺、早封閉、嚴(yán)注漿方式嚴(yán)格控制施工，以防全斷面開挖造成掌子面暴露時(shí)間過長，引起地面及周邊構(gòu)筑物沉降。

3.1.2 鉆孔灌注隔離樁措施

搪瓷廠小區(qū)4號樓位于豎井南側(cè)，為防止建筑物對豎井產(chǎn)生側(cè)向壓力，引起豎井變形，在豎井與建筑物之間緊靠鎖口邊緣設(shè)置隔離樁，隔離樁直徑800mm，間距1200mm，共10根，平均樁長29.724 m;鋼筋籠外徑660mm，采用Ф25主筋環(huán)向布置12根，配以Ф20內(nèi)箍及φ12螺旋筋外箍進(jìn)行加工;樁體采用C30商品混凝土整體澆筑。樁頂上部澆筑0.8 m×0.8 m鋼筋混凝土冠梁連接隔離樁為一整體，共同受力防止土體側(cè)向變形。

3.1.3 嚴(yán)注漿、早封閉豎井開挖面措施

豎井開挖引起的土體內(nèi)部應(yīng)力變化，以及滲漏水引起的豎井井壁背后空洞極有可能導(dǎo)致樓體沉降、傾斜，豎井開挖施工中，必須減少豎井南側(cè)開挖面的暴露時(shí)間，對井壁及時(shí)進(jìn)行注漿，早封閉、早成環(huán)，保證井壁背后土體的密實(shí)性。

3.2 建筑物沉降控制措施

3.2.1 優(yōu)化降水設(shè)計(jì)

根據(jù)本地段地質(zhì)特點(diǎn)，1號豎井及橫通道共設(shè)置降水井9口，直徑800mm，深45 m，豎井設(shè)置降水井3口，橫通道設(shè)置降水井6口。

根據(jù)沉降測算，豎井降水引起的地面累計(jì)沉降超過15cm，但階段沉降量相對較小，因此，降水分階段進(jìn)行，控制水位降落曲線，使之平緩下降，控制總沉降量以減小不均勻沉降。降水分三階段進(jìn)行:第一階段水位降落5 m，第二階段水位降落5 m，第三階段水位降至設(shè)計(jì)要求。降至階段控制水位時(shí)應(yīng)對建筑物進(jìn)行沉降觀測，待沉降穩(wěn)定后再進(jìn)行下階段降水。

3.2.2 采取回灌井回灌應(yīng)急措施

搪瓷廠小區(qū)共設(shè)置回灌井7口，4號樓區(qū)域共設(shè)置4口，成井直徑600mm，成井深度30 m，設(shè)置于止水帷幕南側(cè)，由豎井引出輸水管路，根據(jù)止水帷幕南側(cè)水位變化及樓體沉降監(jiān)測情況，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水回灌。防止地下水位快速下沉引起的建筑物不均勻沉降。

3.2.3 合理組織降水施工

1號豎井區(qū)域地下水位約7.5 m，地下水位的下降與抬升直接影響樓體的沉降與傾斜，對樓體安全影響較大，降水施工過程中，嚴(yán)格按照降水方案要求，精細(xì)組織降水作業(yè)，分三階段進(jìn)行降水，合理有效地控制降水深度，及時(shí)掌握地下水位變化情況，以減小降水引起的樓梯不均勻沉降。

豎井隔離樁、旋噴樁、回灌井布置位置(見圖2)。

圖2 豎井隔離樁、旋噴樁、回灌井布置圖

3.3 沉降監(jiān)測

3.3.1 沉降監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

4號樓共布設(shè)建筑物沉降監(jiān)測點(diǎn)6個(gè):樓體北側(cè)4個(gè)，樓體南側(cè)2個(gè)，采用電鉆鉆眼，將Ф20鋼筋制作成L形，安裝后用水泥砂漿填充牢固。沉降監(jiān)測點(diǎn)布置后應(yīng)穩(wěn)固，牢靠。

3.3.2 沉降監(jiān)測方法及頻率

利用就近水準(zhǔn)高程點(diǎn)對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)觀測，施工前須先進(jìn)行初始值測定并記錄，豎井開挖后每天早、晚兩次進(jìn)行沉降觀測，計(jì)算沉降量、沉降速率及累計(jì)沉降量，匯總后將反饋信息報(bào)相關(guān)人員，以指導(dǎo)現(xiàn)場施工。沉降觀測報(bào)警值為24mm，監(jiān)測累計(jì)沉降值接近報(bào)警值時(shí)應(yīng)及時(shí)分析沉降原因，商議解決對策。

4 結(jié)語

西安市地鐵一號線朝陽門站～康復(fù)路站區(qū)間1號豎井施工及隧道開挖到目前已經(jīng)基本完成，各項(xiàng)指標(biāo)全部控制在安全限制范圍內(nèi)。實(shí)踐證明，在施工過程中采取的以上應(yīng)對措施是可行的，是行之有效的。

［1］ 陳 浩.崇文門車站過既有線管棚施工及變形分析［J］.隧道建設(shè)，2006(2):37-38.

［2］ 王海英.深圳地鐵國—老區(qū)間重疊隧道施工引起的地表沉降規(guī)律分析［J］.隧道建設(shè)，2007(7):25-26.