涉地鐵盾構(gòu)段基坑開(kāi)挖施工技術(shù)研究

周陳忠

（浙江交工金筑交通建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

我國(guó)城市化進(jìn)程的加快導(dǎo)致地面土地資源日趨短缺，地下空間的開(kāi)發(fā)和利用逐步增加，地下交通網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越密集，地下空間關(guān)系也愈加復(fù)雜[1-4]?；娱_(kāi)挖作為地下空間開(kāi)發(fā)中的常見(jiàn)手段，不可避免地臨近既有地鐵隧道，勢(shì)必影響既有地鐵隧道的運(yùn)營(yíng)安全。因此，在基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中需加強(qiáng)對(duì)下部地鐵隧道變形的預(yù)測(cè)和控制[5-8]。地鐵隧道對(duì)變形的要求極高，城市軌道交通結(jié)構(gòu)的安全控制指標(biāo)如表1所示。

表1 城市軌道交通結(jié)構(gòu)的安全控制指標(biāo)值

1 工程概況

1.1 工程平面位置

杭州至富陽(yáng)城際鐵路SGHF-10標(biāo)線路設(shè)計(jì)范圍為：K15+598—K17+130，東起九龍大道、受降站以西，西至6號(hào)隧道終點(diǎn)，全長(zhǎng)1.682km。6號(hào)隧道位于杭富線盾構(gòu)區(qū)間正上方，暗埋段采用單箱三室單層矩形鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)總寬度31.9m。項(xiàng)目盾構(gòu)于K16+479處進(jìn)入6號(hào)隧道下方，K15+571—K16+479段項(xiàng)目與6號(hào)隧道共線施工，盾構(gòu)頂面距離6號(hào)隧道結(jié)構(gòu)底板底面埋深約6～9m。具體位置關(guān)系見(jiàn)圖1。

1.2 工程地質(zhì)條件

工程所在地區(qū)以中軟土為主，基坑開(kāi)挖填土層在開(kāi)挖及圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中易出現(xiàn)變形、坍塌。地表水體主要為水渠與山溪性溪流，地下水體主要為第四紀(jì)松散巖類孔隙水，水位較高。沿線場(chǎng)地潛水主要賦存于淺（中）部填土層、含礫粉質(zhì)黏土、黏土混圓礫以及圓礫層中，地形示意圖見(jiàn)圖2。

圖1 隧道位置關(guān)系圖

圖2 地形示意圖

2 基坑開(kāi)挖方案

基坑開(kāi)挖施工中，由于土體卸荷將引起地表沉降及坑內(nèi)土體的回彈變形，導(dǎo)致下部隧道結(jié)構(gòu)變形，嚴(yán)重者將引起盾構(gòu)隧道管片開(kāi)裂。為減少開(kāi)挖施工對(duì)下部既有盾構(gòu)隧道的變形影響，必須選擇合理的開(kāi)挖方式及加固措施。

6號(hào)隧道和盾構(gòu)交叉施工區(qū)域的基坑采用明挖順作法施工，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1m厚地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐?；娱_(kāi)挖深度為0.8～14.0m（泵房深度14.5m）；開(kāi)挖寬度23.7～31.4m（泵房處寬42.9m）；基坑內(nèi)部共設(shè)置4道支撐：第一道為鋼筋混凝土支撐，尺寸為800mm×900mm，其余支撐為鋼管撐，尺寸?609、t=16mm?；拥撞坎捎?800@650高壓旋噴加固，樁長(zhǎng)3m，施工機(jī)械選用XZP-20型二重管高壓旋噴樁機(jī)，如圖3所示。

圖3 二重管旋噴加固示意圖

3 既有盾構(gòu)隧道保護(hù)的主要工程措施

3.1 地基加固施工過(guò)程中既有隧道保護(hù)措施

高壓旋噴樁大面積施工前需進(jìn)行試打樁試驗(yàn)，掌握合理參數(shù)后進(jìn)行下一步施工，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整相關(guān)施工工藝及施工參數(shù)。根據(jù)平衡對(duì)稱原則，將攪拌樁加固區(qū)域劃分施工先后順序，并嚴(yán)格按設(shè)計(jì)高程進(jìn)行加固，嚴(yán)格控制樁機(jī)下鉆深度，防止觸碰盾構(gòu)隧道。

地基加固施工過(guò)程中按設(shè)計(jì)要求控制成樁垂直度，控制噴漿壓力和漿液流量，盡可能減少對(duì)既有地鐵隧道的影響。同時(shí)，嚴(yán)格控制鉆進(jìn)及鉆具提升速度，隧道正上方及兩側(cè)土體加固時(shí)，鉆進(jìn)速度降至0.3m/min，提升速度控制在0.5m/min，確保作用在既有隧道外壁上的附加荷載控制在20kPa以下，保障地鐵運(yùn)營(yíng)安全。

3.2 基坑降水施工中既有隧道保護(hù)措施

疏干基坑降水，使井管強(qiáng)度符合要求、無(wú)破損；確保接頭無(wú)孔隙；濾料選用粒徑適中的圓形砂礫石，填灌厚度滿足設(shè)計(jì)要求，填灌量不低于95%。施工過(guò)程中加強(qiáng)水位監(jiān)測(cè)，地下水的水位始終控制在開(kāi)挖面以下。同時(shí)，為防止水位過(guò)低對(duì)既有隧道造成很大影響，控制坑內(nèi)地下水降至底板底部0.5m，坑外地下水降至底板底部1.0m，直至底板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

為保證基坑降水連續(xù)進(jìn)行，自備發(fā)電設(shè)備，每天進(jìn)行設(shè)備檢查，以保證基坑降水不受停電等突發(fā)狀況影響?；咏邓暿┕て陂g，需配備24h值班人員進(jìn)行巡查，并做好各項(xiàng)施工質(zhì)量記錄。

3.3 基坑開(kāi)挖中既有隧道保護(hù)措施

6號(hào)隧道與盾構(gòu)交叉施工的區(qū)域基坑限時(shí)、分段、分層、分單元進(jìn)行開(kāi)挖，嚴(yán)格控制基坑暴露時(shí)間不超過(guò)8h。嚴(yán)格控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量并充分利用空間效應(yīng)，逐塊完成鋼筋混凝土底板施工后采用鋼錠加載，并結(jié)合已加固的未開(kāi)挖區(qū)塊強(qiáng)度，逐漸形成門(mén)式鋼架，為既有地鐵隧道安全提供有力的防護(hù)措施。

加強(qiáng)基坑開(kāi)挖期間的施工監(jiān)測(cè)，采取報(bào)警、消警制度，并及時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)至監(jiān)理、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)單位，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一旦達(dá)到預(yù)警值，立即停止施工，直至采取有效的處治措施后消除報(bào)警。樁頭破除施工過(guò)程中，為利用空間效應(yīng)減少隧道隆起，每區(qū)塊開(kāi)挖至3.0m高程后，先沿抗拔樁局部開(kāi)槽，然后破除樁頭，再開(kāi)挖相應(yīng)剩余部分土體。施工期間加強(qiáng)基坑周邊巡視，做好巡視記錄，一旦有異常情況出現(xiàn)及時(shí)上報(bào)。必要時(shí)停止施工，直至采取有效的處理措施消除異常。

4 信息化監(jiān)測(cè)施工

4.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

基坑開(kāi)挖前按照設(shè)計(jì)要求對(duì)基坑周邊及既有地鐵隧道做好監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置，并請(qǐng)監(jiān)理和第三方監(jiān)測(cè)單位對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)查，確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行初始值觀測(cè)，并將觀測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)，為后期數(shù)據(jù)對(duì)比提供參考。

進(jìn)入軌行區(qū)布點(diǎn)監(jiān)測(cè)需專人負(fù)責(zé)，相關(guān)人員在地鐵公司培訓(xùn)并取得施工負(fù)責(zé)人證書(shū)后，向項(xiàng)目工務(wù)中心提出申請(qǐng)，并取得工務(wù)中心同意后再進(jìn)入軌行區(qū)進(jìn)行布點(diǎn)、監(jiān)測(cè)工作。進(jìn)入軌行區(qū)作業(yè)時(shí)遵守車站請(qǐng)銷點(diǎn)制度，并做好各項(xiàng)安全防護(hù)工作。

監(jiān)測(cè)范圍：基坑施工邊線及基坑開(kāi)挖深度2倍范圍內(nèi)的所有建筑（構(gòu)筑）物及圍護(hù)結(jié)構(gòu)和既有地鐵隧道內(nèi)部的重要設(shè)施。工程核心區(qū)域的監(jiān)測(cè)頻率如表2所示。

（1）基坑開(kāi)挖前進(jìn)行既有隧道結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀調(diào)查，對(duì)隧道的水平位移、豎向位移和收斂變形等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)合、分析后，再進(jìn)行隧道上方基坑的開(kāi)挖施工。

表2 核心區(qū)報(bào)警值匯總表

（2）基坑開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移及基坑外部土體的沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。發(fā)生監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常情況后立即停止施工并采取應(yīng)急措施。

4.2 變形觀測(cè)應(yīng)急情況處理措施

（1）監(jiān)測(cè)點(diǎn)位突發(fā)顯著變形等異常情況時(shí)，首先復(fù)核現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，確認(rèn)無(wú)誤后向建設(shè)、監(jiān)理、施工單位通報(bào)異常部位及具體變形情況，并即刻縮短觀測(cè)周期，補(bǔ)設(shè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，持續(xù)監(jiān)測(cè)直至數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

（2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)位突發(fā)增減變化，周邊地表出現(xiàn)裂縫，基坑周圍出現(xiàn)大量積水，或長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)降雨導(dǎo)致地基周邊地表面裂縫出現(xiàn)時(shí)，即刻縮短觀測(cè)周期，并補(bǔ)設(shè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，持續(xù)觀測(cè)直至數(shù)據(jù)回歸正常。

4.3 監(jiān)測(cè)資料與信息反饋

（1）及時(shí)整理分析基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并及時(shí)反饋，一旦出現(xiàn)危險(xiǎn)征兆應(yīng)立即上報(bào)，同時(shí)采取合理有效的控制措施。

（2）地鐵隧道或基坑周邊監(jiān)測(cè)時(shí)，出現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止基坑開(kāi)挖，排查危險(xiǎn)原因并預(yù)測(cè)破壞發(fā)展情況，采取合理有效的控制措施，必要時(shí)進(jìn)行基坑回填。危險(xiǎn)消除后，恢復(fù)基坑開(kāi)挖施工。

5 結(jié)論

本文總結(jié)了基坑開(kāi)挖對(duì)下方既有隧道影響現(xiàn)狀，并依托杭州至富陽(yáng)城際鐵路附屬工程，針對(duì)SGHF-10標(biāo)段6號(hào)隧道上跨杭富線盾構(gòu)區(qū)間段，從隧道變形的影響因素著手，分析了基坑開(kāi)挖對(duì)下方既有地鐵盾構(gòu)隧道的影響。從地基加固、基坑降水、基坑開(kāi)挖等關(guān)鍵步驟著手，結(jié)合信息化施工監(jiān)測(cè)，歸納總結(jié)保護(hù)施工安全的工程措施。具體結(jié)論如下：

（1）基坑圍護(hù)采用二重管高壓旋噴加固技術(shù)，堅(jiān)持先加固再開(kāi)挖原則。

（2）基坑開(kāi)挖應(yīng)堅(jiān)持“分層、分開(kāi)、分條幅、平衡、對(duì)稱、限時(shí)”的原則，科學(xué)合理地安排基坑開(kāi)挖順序，分層開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)及時(shí)架設(shè)內(nèi)支撐和基坑底板，并在基坑底部施加堆載。

（3）基坑開(kāi)挖期間加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)，建立完善的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，早發(fā)現(xiàn)早治理。