地鐵隧道側(cè)方基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及變形控制

代遠(yuǎn)

摘要：在我國的發(fā)展中，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)起到了重要的促進(jìn)作用，地鐵作為城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的命脈，地鐵對(duì)土地資源合理利用的程度在很大程度上影響著城市發(fā)展的方向和速度，也因此使得許多建筑工程在選址時(shí)會(huì)優(yōu)先選擇地鐵附近，也就導(dǎo)致一塊區(qū)域會(huì)出現(xiàn)既有已經(jīng)投入使用的地鐵隧道，還有正在建設(shè)的建筑工程基坑，給原本的地址環(huán)境造成較大的破壞，如果壓力過大還會(huì)打破土地原有的受力平衡，使得隧道的內(nèi)部發(fā)生形變，嚴(yán)重影響地鐵隧道的安全。因此，對(duì)正在進(jìn)行的基坑作業(yè)給地鐵隧道造成的影響，分析地鐵隧道受到的力和發(fā)生的形變有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)保障地鐵隧道結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)意義重大。通過對(duì)近些年相關(guān)方面的研究我們可以看出，對(duì)隧道側(cè)方的土體進(jìn)行加固能夠有效減小隧道側(cè)方基坑開挖對(duì)營(yíng)運(yùn)隧道造成的影。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道保護(hù);基坑支護(hù)設(shè)計(jì);變形控制措施

引言

選擇合理的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工方案對(duì)控制相鄰地鐵隧道結(jié)構(gòu)的變形至關(guān)重要。緊鄰地鐵隧道側(cè)的基坑支護(hù)，應(yīng)在提高支護(hù)剛度的同時(shí)便于基坑開挖，陰角部位采用角撐支護(hù)，降低對(duì)地鐵的影響。

1、工程概況

項(xiàng)目基坑位于某市倉儲(chǔ)物流區(qū)，現(xiàn)已拆除完畢。周邊主要為居民區(qū)、辦公商業(yè)區(qū)。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，該施工場(chǎng)地為沖洪積平原地貌，這種地貌的地面平整度較高。根據(jù)地勘資料該施工場(chǎng)地共有44個(gè)孔，孔口的高程在14.10米到16.16米之間，最大的高度差為2.06米。同時(shí)通過鉆探，發(fā)現(xiàn)該場(chǎng)地的土層包括人工填層（Qml）、第四系沖洪積層（Q4al+pl）、第四系殘積層（Qel），下伏基巖為南華系筆架山群變質(zhì)石英砂巖（NhB）。

2、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

基坑支護(hù)作業(yè)需要結(jié)合施工環(huán)境和工程的特點(diǎn)，對(duì)地質(zhì)條件、施工要求等進(jìn)行充分的勘察和分析，在施工過程中基坑整體上使用樁+環(huán)形撐支護(hù)，支護(hù)樁采用鉆孔灌注樁，支護(hù)樁的直徑為1.4米，樁間距為1.8米，樁外側(cè)采用直徑1.0米的素咬合樁進(jìn)行止水。支護(hù)樁的內(nèi)支撐使用鋼筋混凝土支撐，第1道輻射撐截面尺寸800mm×1000mm，第1道環(huán)撐截面尺寸2000mm×1000mm，第2道輻射撐截面尺寸800mm×1000mm，第2道環(huán)撐截面尺寸2000mm×1000mm，第3道輻射撐截面尺寸1000mm×1000mm，第3道環(huán)撐截面尺寸2000mm×1500mm，第1道支撐頂整體澆筑300mm厚鋼筋混凝土板。01-03地塊、01-05地塊北側(cè)及南側(cè)均有放坡空間，采用放坡+樁錨支護(hù)，陰角部位采用角撐進(jìn)行支護(hù)。

3、變形控制措施

3.1變形分析

在地鐵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，地鐵安全和對(duì)周圍建筑物造成的影響大小在很大程度上取決于基坑變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度大小，通過計(jì)算分析，為了確保建筑物的穩(wěn)定性要求，采用國內(nèi)常用的基坑計(jì)算軟件—理正深基坑 7.05 對(duì)地鐵側(cè)支護(hù)區(qū)段進(jìn)行復(fù)核。

3.2微擾動(dòng)注漿工法加固方案

在工程開始之前要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備好水泥漿和水玻璃混合液，使用微擾動(dòng)注漿工法通過在“雙泵”的作用下將其注入到土體中。隨著注漿作業(yè)的進(jìn)行，會(huì)使得土體受到的力不斷加大而被劈開，漿液邊長(zhǎng)脈狀注漿體，并在填充、壓密等的作用下提高土層的強(qiáng)度。同時(shí)為了有效減少側(cè)方注漿給隧道造成的不利影響，在注漿過程中要使用少量多次的注漿方法，使得已經(jīng)投入使用的隧道兩側(cè)土體變得更加牢固，通過對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)和工程具體情況進(jìn)行分析模擬，微擾動(dòng)注漿方案如下：（1）注入泥漿的合理范圍是，以隧道的底部以上5.2米為起點(diǎn)，進(jìn)行注漿，注入26米。（2）注漿孔的具體要求是，在隧道的兩邊的線外3米和3.6米的地方設(shè)置兩排注漿孔;孔與孔之間的距離是保持在0.6米，高度是保持在5.2米，寬度是1.8米;以雙線隧道的中心處為基礎(chǔ)點(diǎn)，設(shè)置3排注漿孔，孔與孔之間保持在1.2米，高度是5.2米，寬度是3.6米。（3）在作業(yè)時(shí)水泥漿泵的流量大小為每分鐘14升到每分鐘16升;水玻璃泵的流量大小為每分鐘5升到每分鐘10升。（4）雙液注漿參數(shù)中水和灰的比例為0.6到0.7的拌制水泥漿，水泥使用P.O42.5級(jí);水玻璃液溶液的濃度為35Be，模數(shù)為2.85;水泥與水玻璃體積比為（2～3）：1。

3.3基坑施工控制

為了保證整體地鐵隧道的安全，應(yīng)該從兩方面出發(fā)，一是盡量避免水平側(cè)向的影響，二是避免豎向卸載，而且還要盡量使基坑的挖掘按照一定的規(guī)則上開展，首先就是分區(qū)域分水平的開掘，同時(shí)盡量滿足對(duì)稱和限時(shí)的要求，當(dāng)然在開展工作時(shí)也不能違反時(shí)空效應(yīng)。尤其是避免對(duì)東側(cè)的地鐵的正常使用的影響，需要擁有一些控制的手段。而操作的方法有以下方式，首先利用盆式的方法去挖掘距離地鐵較遠(yuǎn)的土方，搭建以中心為支護(hù)的方式的同時(shí)保證地鐵周圍的工程完成的開掘方式。同時(shí)在獨(dú)立土體的利用時(shí)，對(duì)圍護(hù)欄沒有支撐力量為前提，整體暴露不超過一天，借此來保證周圍地鐵隧道的正常使用。其次，基坑施工中需充分應(yīng)用間隔跳挖的方式，同時(shí)還要對(duì)完成的樁進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，保證成樁質(zhì)量，避免造成生命財(cái)產(chǎn)損失。再者，基坑的施工還需要具有一定的計(jì)劃，在選擇支護(hù)樁，攪拌樁以及格構(gòu)樁施工時(shí)需確保發(fā)揮其支撐的作用，同時(shí)在工程完成到基底施工時(shí)，還需要進(jìn)行拆除工作，并對(duì)周圍進(jìn)行必要的回填，這里黏性土具有很大的作用。還有，面對(duì)現(xiàn)有的支護(hù)體系，顯得過于單調(diào)，可以從材質(zhì)上提高結(jié)構(gòu)的剛度，也可以在工程中對(duì)雙排柱進(jìn)行豎向操作，在基坑中構(gòu)建適合的留土臺(tái)，以此來對(duì)雙排柱進(jìn)行變形后的補(bǔ)救，同時(shí)也為周圍隧道提供了一道保險(xiǎn)。當(dāng)然還要有操作方案，首先建造重要的結(jié)構(gòu)（攪拌樁，雙排柱，壓頂梁等等），其次是留土臺(tái)等支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，再者負(fù)一層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再者施工底板，支護(hù)體系，以及地下室等操作進(jìn)行，尤其是回填和撐板的更換及消除內(nèi)撐。最后對(duì)施工過程的其余構(gòu)造的建造，還有側(cè)壁的收尾工作。除了上面所述，更要關(guān)注雙排柱等圍護(hù)構(gòu)造甚至與隧道構(gòu)造兩者水平方向的問題，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雙排柱的保護(hù)工程的進(jìn)行，主要以深基坑操作為主。不僅如此，在該過程，也不要忘了對(duì)附近地鐵隧道地域的管理與控制，能夠充分了解到該區(qū)域發(fā)生的變化并做出相應(yīng)的反應(yīng)，以此來保證整體的施工的穩(wěn)定。

3.4現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分析

首先，在基于整個(gè)盾構(gòu)隧道的整體可用和不產(chǎn)生危險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，可以利用動(dòng)態(tài)的觀察測(cè)量的方式進(jìn)行對(duì)盾構(gòu)隧道各區(qū)域的保護(hù)，尤其是上地表和斷面拱頂以及凈空收斂等區(qū)域。從工程施工的規(guī)則上出發(fā)，必須設(shè)置必要的用于觀測(cè)的斷面結(jié)構(gòu)，其間距最好為20?米，并且在每個(gè)結(jié)構(gòu)上還需要進(jìn)行對(duì)地面和拱頂?shù)某两狄约肮把氖諗可踔凉艿老聜?cè)的凸起等方面進(jìn)行監(jiān)管和測(cè)量。從一定程度上而言，基坑的建造會(huì)造成附近區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，尤其是對(duì)地鐵車站造成極大的損害，所以基坑日常開挖時(shí)，需要嚴(yán)格的檢測(cè)周圍環(huán)境的變化，進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救。首先要從科學(xué)的數(shù)據(jù)分析上出發(fā)，嚴(yán)格保證減少工程時(shí)的不利影響，需要保證周圍地區(qū)的變形程度不高于地鐵使用時(shí)的正?？刂茦?biāo)準(zhǔn)，更要保證不會(huì)造成地鐵的正常使用。其次，基坑需要具有一定的抗壓能力，基本通過排樁和內(nèi)支撐的方法，在特殊地段還可以利用復(fù)合土加強(qiáng)支護(hù)能力，這些都會(huì)降低周圍地形的變形程度，更加會(huì)保證周圍地鐵的正常使用和隧道的整體穩(wěn)定。再者，通過把基坑進(jìn)行分層次分區(qū)域的開發(fā)，對(duì)維護(hù)地鐵隧道的穩(wěn)定具有較大的積極作用。最后，還要盡量保證出現(xiàn)地鐵變形程度最大的區(qū)域位于基坑的最后階段，需要在整體施工中保證基地暴露的時(shí)間盡量短，這都可以提高地下結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和回填效率。

結(jié)束語

綜上所述，得出以下結(jié)論：（1）基坑開挖會(huì)引起盾構(gòu)管片的位移，兩側(cè)逐漸減小并趨于穩(wěn)定。（2）基坑開挖引起周邊地層產(chǎn)生沉降，發(fā)生在靠近盾構(gòu)管片一側(cè)的基坑處。（3）基坑開挖引起的應(yīng)力卸荷作用對(duì)盾構(gòu)管片影響相對(duì)較小，豎向應(yīng)力最大部位仍為拱肩位置，未超過管片結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]李悅，李俊才，陳小滿，王崢輝.坑間既有地鐵隧道側(cè)方土體加固對(duì)隧道水平收斂的影響研究[J].江蘇建筑，2019（03）：79-83+120.

[2]鮑嘯成.基坑開挖對(duì)臨近既有隧道變形的影響研究[D].安徽理工大學(xué)，2019.40（S1）：79-82.

[3]范家文.深基坑開挖對(duì)鄰側(cè)地鐵隧道及車站的影響性研究[D].廣州大學(xué)，2019.25（S2）：251-255.

[4]曾理彬.隔離樁控制基坑開挖對(duì)鄰近隧道影響的模型試驗(yàn)研究[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2019.（5）：53-56.

[5]葉瀟瀟.深基坑開挖變形控制及對(duì)鄰近地鐵隧道影響的研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2019.，22（3）：284-288.