既有運營地鐵上方的建筑施工與安全管控研究

李曉峰

摘要：結(jié)合工程實例，分析了在不影響既有城市地鐵正常運營的基礎上，隧道上方建筑施工常規(guī)工序及工藝可能對隧道本體及周邊環(huán)境造成的不良影響。從設計及施工角度進行深入剖析，提出分區(qū)施工、門式加固、基礎減振、隔離樁及信息化監(jiān)測等技術(shù)措施，降低了工程施工影響，充分保證了既有城市地鐵運營的安全，可供類似工程借鑒。

關(guān)鍵詞：基坑施工;運營地鐵區(qū)間隧道;安全保障;信息化監(jiān)測

在地鐵車站周圍，由于列車的運行以及地鐵設備運行而產(chǎn)生的振動及噪聲強度很高。這些振動及噪聲隨著空氣、固體物等，傳播影響到周邊的建筑物，對長期工作在這些建筑物里的人造成一定的身心損害。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，地鐵運行的振動及噪聲問題也引起了相關(guān)部門的重視，具有重要的研究價值和現(xiàn)實意義。地鐵列車運行時產(chǎn)生的振動首先經(jīng)軌道傳遞給隧道支護結(jié)構(gòu)，隨后通過支護結(jié)構(gòu)以外的巖土介質(zhì)傳播到地面，引起地面的振動，從而進一步誘發(fā)建筑的二次振動。因此，地質(zhì)情況和與隧道間的距離是影響振級的主要因素。城市地鐵隧道兩側(cè)的環(huán)境振動進行實測就曾指出：當?shù)罔F列車在50-70km/h運行時，對于埋深在9-16m范圍內(nèi)隧道，在級在67dB內(nèi)影響范圍為40-50m，而則約為20m。說明，在不同地區(qū)不同地質(zhì)條件下，地鐵振動對臨近建筑的影響具有特殊性，需要按地區(qū)展開具體和細致的研究。

1 項目概況

某46號地塊綜合發(fā)展項目位于某市靜安區(qū)南京西路石門一路東南側(cè)，項目上部為3層建筑，局部1層;工程項目從軌道交通2號線正上方跨越施工，施工范圍內(nèi)地鐵長度約100m。

1.1工程地質(zhì)概況

工程場地為典型地層，其中，①1層雜填土，成分較為復雜，表層為含有混凝土地坪，需要進行表層清理;①2層浜填土中含有較多有機質(zhì)及腐殖物，暗浜區(qū)域土質(zhì)條件不良;②層為褐黃-灰黃色粉質(zhì)黏土;③層、④層分別為上海典型淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和灰色淤泥質(zhì)黏土，土質(zhì)較軟。該土層具有含水量大、壓縮性高、靈敏度高及土體強度低等不良特性。

本工程基礎底板位于第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層中，軌交2號線隧道結(jié)構(gòu)位于第④層淤泥質(zhì)黏土層中。隧道結(jié)構(gòu)上方基礎結(jié)構(gòu)施工、基坑開挖、土體加固等均會對第③、④層土造成擾動影響，土體原始結(jié)構(gòu)喪失較為嚴重，變形較大，其正下方軌交2號線運營安全將受到嚴重影響。

1.2設計概況

工程上部結(jié)構(gòu)為3層混凝土鋼框架結(jié)構(gòu)，局部1層，其中，3層結(jié)構(gòu)下均設置地下室1層，局部1層結(jié)構(gòu)處不設地下室，采用天然地基。結(jié)構(gòu)整體通過減振結(jié)構(gòu)與基礎底板相連，下設鉆孔灌注樁承托底板。地下室底板埋深4.55m，局部1層天然地基，底板底埋深約1.55m。工程項目位于軌交2號線正上方，其中，工程樁基分布于地鐵上下行隧道中間及兩側(cè);地鐵隧道直徑為6.2m，基坑正下方地鐵隧道結(jié)構(gòu)頂埋深9.0m，與坑底最近距離為4.45m（圖1）。

2 運營地鐵上方建筑工程施工技術(shù)

2.1.1深層地下障礙物清除

為了降低清障施工產(chǎn)生的振動及大規(guī)模土方開挖卸載造成的影響，工程采用了無振動的液壓全回旋套筒鉆機進行清障。液壓全回旋套筒清障法具有轉(zhuǎn)速慢、振動小等特點，配合抓斗及時清除套筒內(nèi)少量渣土及障礙物，將清障對運營地鐵的振動影響降到最低;樁位采用φ1500mm@1000mm搭接布置，清障深度3m，全面覆蓋障礙區(qū)域;單孔清障完成后，用10%水泥拌和土分層回填并夯實，以提高土體強度及密實度，保證工程安全。

2.1.2緊鄰地鐵的SMW工法樁施工

為降低圍護樁施工對下臥隧道結(jié)構(gòu)的影響，SMW工法樁采用慢速成樁工藝，其成樁速度（下沉速度≤0.3m/min、提升速度≤0.5m/min）約為正常施工速度的1/2;同時，提高單樁水泥摻量、嚴格控制注漿量和注漿壓力，保證樁體28d無側(cè)限抗壓強度≥1.5MPa。為減少H型鋼拔出過程中孔隙填充不及時或不密實導致的圍護結(jié)構(gòu)變形，SMW工法樁H型鋼不予拔除，永久保留。通過降低施工速度、提高水泥摻量、嚴控注漿量及注漿壓力、H型鋼永久保留等措施，使得施工期間地鐵隧道結(jié)構(gòu)的上浮變形得到嚴格控制。

2.2 嚴格基坑工程開挖條件驗收的監(jiān)督

在地鐵上方基坑工程開挖之前，建設、勘察、設計、施工、監(jiān)理、監(jiān)測等單位重視基坑工程開挖條件的驗收環(huán)節(jié)，由建設單位組織召開基坑開挖條件驗收會議，介紹基坑開挖準備情況，核查專家論證評審意見及回復、地鐵運管部門的審查批復意見、周邊環(huán)境監(jiān)測保護措施、地鐵隧道變形控制、基坑堆載、應急預案、應急物資儲備、設備和人員落實等情況內(nèi)容。監(jiān)督機構(gòu)應嚴格基坑工程開挖條件驗收的程序監(jiān)督，在各方未達成統(tǒng)一驗收意見的情況下，不得進行基坑土方開挖。條件驗收監(jiān)督手段的采用，從一定程度上對重大危險源實施起到了有效的事前防范，減少了因施工準備不足或盲目施工產(chǎn)生的基坑安全事故，以及給周邊環(huán)境造成破壞。

2.3 基坑支護結(jié)構(gòu)設計方案的優(yōu)選

該基坑支護設計方案直接關(guān)系到運營地鐵2號線的正常使用，基坑圍護結(jié)構(gòu)選用Φ850SMW工法樁（內(nèi)插型鋼），依據(jù)地鐵隧道位置設置不同樁長，基坑加固采用Φ850三軸攪拌樁全范圍加固。

當前SMW工法樁施工工藝成熟，已廣泛應用于各類工程中，相比地下連續(xù)墻、鉆孔排樁等其它支護形式，具有工期短、造價低、施工便捷、對周邊環(huán)境影響小的特點和優(yōu)越性，同時帶來較為理想的社會和經(jīng)濟效益。①該工法施工時不擾動鄰近土體，不會產(chǎn)生鄰近地面下沉、地下設施移位等危害;②鉆桿鉆掘和攪拌反復致使攪拌充分、止水效果更好（滲透系數(shù)K可達10～7cm/s）;③施工工期相對更短，每一臺班可成墻70～80m2。

3 結(jié)語

既有城市地鐵運營安全對其上跨建筑工程設計及施工技術(shù)提出了多方面的安全要求。本文在對制約工程建設的主要因素進行深入分析的基礎上，從設計方案、施工工藝、施工工序等角度出發(fā)，采取一系列的針對性措施，同時加強施工數(shù)據(jù)監(jiān)測，采用信息化施工手段，不僅保證了既有城市運營地鐵安全，也大大提升了工程建設的整體質(zhì)量，為未來大中型城市核心區(qū)上跨地鐵施工提供了可靠的工程經(jīng)驗，有非常重要的指導意義。

參考文獻：

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[2]周巍，吳永紅，屈文俊和茹以群，“城市軌道交通環(huán)境中既有建筑室內(nèi)振動隔振方法研究，”工業(yè)建筑，38，pp.307-311（2008）.