某深基坑施工對(duì)既有地鐵隧道變形控制技術(shù)分析

（英泰克工程顧問（上海）有限公司，上海 200122）

1 工程概況

深圳崗廈北綜合交通樞紐為4線換乘樞紐。其中10號(hào)線崗廈北車站南北向222.7 m，主體圍護(hù)基坑標(biāo)準(zhǔn)段寬度為39.0 m，北端有8 幅地連墻，標(biāo)準(zhǔn)幅寬為5 m，地連墻設(shè)計(jì)深度為41 m，設(shè)計(jì)厚度為1 m，基坑標(biāo)準(zhǔn)寬度39 m，開挖深度31 m，豎向設(shè)置6 道混凝土支撐，第一~六道支撐為1000 mm×1000 mm 鋼筋混凝土支撐。在地連墻與既有2 號(hào)線隧道設(shè)有一排φ800 素混凝土樁。詳見基坑平面圖1-1，如圖1 所示。

圖1 基坑平面圖1-1

既有2 號(hào)線右線隧道距圍護(hù)結(jié)構(gòu)最小水平距離為3.3 m，2 號(hào)線左線隧道距地連墻的凈距為18.5 m，隧道頂覆土高度為11 m ～12 m?；颖倍藶?0 號(hào)線崗蓮區(qū)間盾構(gòu)接收井。北端剖面圖如圖2 所示。

工程所處地質(zhì)分為5 層，從地表往下依次為：第四系人工堆積層（Qml）、第四系全新統(tǒng)海陸交互沉積層（Q4mc）、第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）、殘積層（Qel）、燕山期（γ53）花崗巖。

該車站比同條線路晚進(jìn)場一年，原來要求主體結(jié)構(gòu)完成后進(jìn)行盾構(gòu)吊裝，受工期影響，負(fù)3 層主體結(jié)構(gòu)完成后即盾構(gòu)接收，要求滿足吊裝。隨后設(shè)計(jì)將第一至三道井字型砼支撐調(diào)整為環(huán)框梁砼支撐。從上述情況可看出：地質(zhì)情況較差；基坑深，開挖后易產(chǎn)生變形；盾構(gòu)接收要求高；基坑緊挨既有線，開挖對(duì)2 號(hào)線既有隧道影響非常大。

2 既有線保護(hù)采取措施

2.1 為了不影響既有線正常運(yùn)行，采用自動(dòng)化監(jiān)測方式

委托有豐富類似經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)測單位進(jìn)行監(jiān)測工作，并且研究制定出監(jiān)測方案，在2 號(hào)線的左右線上，平均每10 m 取一監(jiān)測斷面，右線分別對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為R49、R50、R51、R52；每一斷面上取5 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，拱頂一個(gè)，左右側(cè)各一個(gè)，軌道2個(gè)。

圖2 北端頭剖面圖1-2

2.2 監(jiān)控要求

根據(jù)深圳市地鐵集團(tuán)《地鐵運(yùn)營安全保護(hù)區(qū)和建設(shè)規(guī)劃控制區(qū)工程管理辦法》（2016 年版），第三方監(jiān)測的實(shí)際變形值達(dá)到安全控制指標(biāo)的60%時(shí)，第三方監(jiān)測單位應(yīng)向申請人、施工單位、深圳市地鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)管理中心、運(yùn)營管理部門、深圳市地鐵運(yùn)營管理辦公室發(fā)出預(yù)警；當(dāng)達(dá)到安全控制指標(biāo)的80%時(shí)，須發(fā)出報(bào)警，評(píng)估單位應(yīng)開展工程后續(xù)施工安全評(píng)估，申請人應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，并采取有效措施確保地鐵設(shè)施安全和運(yùn)營安全。該項(xiàng)目變形監(jiān)測控制指標(biāo)： 結(jié)構(gòu)絕對(duì)變形量預(yù)警值（黃色）6.0 mm；報(bào)警值（橙色）8.0 mm；控制值（紅色）10.0 mm。隧道結(jié)構(gòu)徑向收斂預(yù)警值（黃色）6.0 mm；報(bào)警值（橙色）8.0 mm；控制值（紅色）10.0 mm。軌道差異沉降預(yù)警值（黃色）2.0 mm；報(bào)警值（橙色）3.2.0 mm；控制值（紅色）4.0 mm。

2.3 施工各種方案措施實(shí)施及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

2018 年3 月22 日—4 月24 日，端頭處進(jìn)行φ800 素砼樁施工階段，主要是為后續(xù)施工地連墻起保護(hù)既有線的起隔檔及加固作用，采用的是旋挖鉆孔方式施工。在此期間既有線結(jié)構(gòu)變形量如圖3 所示，Y 軸為變形量（mm），X 軸為日期（月日）。

4 月25 日—9 月2 日，端頭處地連墻施工，采用的是回旋鉆+旋挖鉆孔方式施工，因?yàn)榈讓訛闅埛e層、花崗巖，施工較為緩慢。只完成地連墻2 副，但變形量在持續(xù)增長。在此期間既有線結(jié)構(gòu)變形量如圖4 所示，Y 軸為變形量（mm），X 軸為日期（月日）。

9 月3 日—9 月21 日，地連墻施工緩慢，變形量在增加，考慮到質(zhì)量、工期、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面的影響，采用雙輪銑槽方式進(jìn)行施工，完成6 副地連墻。在此期間，既有線結(jié)構(gòu)變形量如圖5 所示，Y 軸為變形量（mm），X 軸為日期（月日）。

整個(gè)期間對(duì)觀測結(jié)構(gòu)絕對(duì)變形量變化的最大值為+8.3 mm，已經(jīng)達(dá)到橙色預(yù)警值。

同時(shí)根據(jù)監(jiān)測：既有線R49-R52 斷面隧道結(jié)構(gòu)徑向收斂變化最大值為-6.0 mm。軌道差異沉降累計(jì)變化最大值為+2.0 mm。

2.4 對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析

根據(jù)以上監(jiān)測結(jié)果，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，得到4條結(jié)論。1）φ800 mm 素混凝土樁是逐根完成的，采用旋挖鉆施工對(duì)土進(jìn)行擠壓使既有線變形量在收縮，整體影響不大。 2）地連墻沖擊鉆施工，受寬幅影響變形量持續(xù)增大，但是未出現(xiàn)突變情況，素混凝土樁起到很好的隔斷效果，整體可控。但是沖擊鉆施工緩慢，無法保證工期。 3）雙輪銑施工變形量突然增大，施工速度快，對(duì)周邊土體影響較大，而且盾構(gòu)接收口使用玻璃纖維筋，整體剛度相對(duì)較差，當(dāng)穩(wěn)定后變化速度平緩續(xù)增，必須進(jìn)一步減少基坑變形。4）整個(gè)過程垂直方向受擠壓，軌道已經(jīng)上浮。

3 深基坑開挖既有線變形控制制定

通過上述監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，前期地連墻及外圍施工造成了地鐵隧道內(nèi)既有線局部斷面部分監(jiān)測點(diǎn)水平位移，累計(jì)水平位移變化值達(dá)到+8.3 mm，超過橙色控制值。經(jīng)過研究后決定采用以下修正方案。1）在設(shè)計(jì)變更后對(duì)第二、三道環(huán)框梁外側(cè)增加砼斜撐。2）確保地鐵隧道結(jié)構(gòu)安全及運(yùn)營安全，在端頭地連墻外側(cè)進(jìn)行增加袖閥管施工處理。3）隨著開挖深度的變形，在地連墻內(nèi)側(cè)進(jìn)行二次注漿加固。4）采用鋼套箱接收新線，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況在新線下穿運(yùn)營地鐵既有線，后對(duì)既有線隧道底進(jìn)行注漿加固，穩(wěn)定隧道底及周邊土體。5）盾構(gòu)吊裝出基坑時(shí)，加大吊裝荷載箱的面積。

圖3φ800mm 素砼樁旋挖樁施工期間結(jié)構(gòu)變形量

圖4 回旋鉆+旋挖樁地連墻施工期間結(jié)構(gòu)變形量

圖5 雙輪銑地連墻施工期間結(jié)構(gòu)變形量

4 改進(jìn)措施實(shí)施及效果檢查

2018 年10 月8 日土方開挖到2019 年2 月25 日底板澆筑，共歷時(shí)140 d。

4.1 基坑開挖結(jié)構(gòu)變形統(tǒng)計(jì)

基坑土方開挖對(duì)既有線結(jié)構(gòu)水平變形量況及結(jié)構(gòu)垂直變形量整體可控，數(shù)據(jù)平穩(wěn)，未出現(xiàn)突變，具體內(nèi)容見表1。

表1 基坑開挖期間既有線結(jié)構(gòu)變形

4.2 既有線R49-R52斷面收斂數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

R49 斷面垂直收斂-12.2 mm，水平收斂+8.7 mm

R50 斷面垂直收斂-4.5 mm，水平收斂+2.1 mm

R51 斷面垂直收斂-10.0 mm，水平收斂-1.6 mm

R52 斷面垂直收斂-6.7 mm，水平收斂+2.5 mm

垂直收斂為拱頂觀測點(diǎn)和道床觀測點(diǎn)距離的變化，水平收斂為側(cè)壁觀測點(diǎn)距離的變化。

4.3 軌道差異沉降統(tǒng)計(jì)

整改開挖過程軌道差異沉降變化在控制范圍內(nèi)，累計(jì)變化最大值+4mm。

5 建議

在施工過程中，通過對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)分析，預(yù)測基坑的變形規(guī)律及基坑運(yùn)行狀況，及時(shí)調(diào)整變形控制措施：環(huán)框梁通過增加斜撐，很好地控制板面水平的移動(dòng)，從而達(dá)到環(huán)框梁整體穩(wěn)固的作用，使之結(jié)構(gòu)更加安全而不影響盾構(gòu)吊裝，整體過程順利進(jìn)行。袖閥管可以通過多點(diǎn)、定量、均勻地進(jìn)行注漿，大大提高了被加固地層段的整體穩(wěn)定性；袖閥管根據(jù)監(jiān)測變化可以進(jìn)行重復(fù)注漿，且很少發(fā)生冒漿與串漿，可以多次填充土層顆粒間的孔隙及注漿體收縮孔隙，在地鐵保護(hù)的限值范圍內(nèi)袖閥管可以對(duì)基坑支護(hù)變形實(shí)施起到顯著效果。盾構(gòu)采用鋼套箱接收，安全地接住到達(dá)的盾構(gòu)機(jī)，在盾構(gòu)通過既有隧道期間，觀察各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定；盾構(gòu)通過后沉降影響較小，主要是彈塑性變形；可以減少或者不對(duì)既有線隧道底進(jìn)行注漿加固，防止既有隧道底部及周邊土體隆起。盾構(gòu)吊裝過程中加大荷載箱的面積使既有隧道上方均勻受載，監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

整個(gè)基坑開挖過程施工監(jiān)測為施工的順利進(jìn)行和工程安全提供了可靠的保證，根據(jù)檢測及時(shí)調(diào)整變形控制措施，前期累計(jì)變形量較大，使之減少變形量，變形速率能得到控制，不會(huì)出現(xiàn)突變情況，整體變化始終處于受控狀態(tài)。

措施得當(dāng)使周邊土體穩(wěn)定而消除了基坑開挖的安全隱患，從而保證了基坑開挖安全；保證了既有線的運(yùn)行安全，沒有出現(xiàn)調(diào)整地鐵運(yùn)行或限速的情況；保證了整個(gè)基坑開挖的工期。

6 結(jié)語

在既有線或緊鄰建筑物基坑施工，應(yīng)及時(shí)盡早地采取相應(yīng)措施，做好事前控制，很多變形是不可逆的?；邮┕と绻龅降叵滤枰皶r(shí)采取防水措施，防止給周邊建筑帶來沉降不均的危險(xiǎn)；當(dāng)圍護(hù)體系有滲漏時(shí)，必須及時(shí)采取有效的堵漏措施；基坑開挖應(yīng)該對(duì)稱進(jìn)行，每次開挖到位后立即組織施工腰梁和支撐，支撐強(qiáng)度滿足后再分段逐層開挖，嚴(yán)禁大鍋底開挖、超挖現(xiàn)象，基坑開挖后，必須及時(shí)鋪筑墊層，以確?；幼冃尾粫?huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速增大，避免險(xiǎn)情。與此同時(shí)，全面綜合監(jiān)測資料，可以為施工方案的調(diào)整提供決策依據(jù)，使其更有針對(duì)性[1]。