地鐵隧道側方基坑支護設計及變形控制

代遠

摘要：在我國的發展中，基礎設施建設起到了重要的促進作用，地鐵作為城市正常運轉的命脈，地鐵對土地資源合理利用的程度在很大程度上影響著城市發展的方向和速度，也因此使得許多建筑工程在選址時會優先選擇地鐵附近，也就導致一塊區域會出現既有已經投入使用的地鐵隧道，還有正在建設的建筑工程基坑，給原本的地址環境造成較大的破壞，如果壓力過大還會打破土地原有的受力平衡，使得隧道的內部發生形變，嚴重影響地鐵隧道的安全。因此，對正在進行的基坑作業給地鐵隧道造成的影響，分析地鐵隧道受到的力和發生的形變有很強的現實意義，對保障地鐵隧道結構的正常運轉意義重大。通過對近些年相關方面的研究我們可以看出，對隧道側方的土體進行加固能夠有效減小隧道側方基坑開挖對營運隧道造成的影。

關鍵詞：地鐵隧道保護;基坑支護設計;變形控制措施

引言

選擇合理的基坑支護設計和施工方案對控制相鄰地鐵隧道結構的變形至關重要。緊鄰地鐵隧道側的基坑支護，應在提高支護剛度的同時便于基坑開挖，陰角部位采用角撐支護，降低對地鐵的影響。

1、工程概況

項目基坑位于某市倉儲物流區，現已拆除完畢。周邊主要為居民區、辦公商業區。通過對現場進行實地考察發現，該施工場地為沖洪積平原地貌，這種地貌的地面平整度較高。根據地勘資料該施工場地共有44個孔，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。同時通過鉆探，發現該場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石英砂巖（NhB）。

2、基坑支護設計

基坑支護作業需要結合施工環境和工程的特點，對地質條件、施工要求等進行充分的勘察和分析，在施工過程中基坑整體上使用樁+環形撐支護，支護樁采用鉆孔灌注樁，支護樁的直徑為1.4米，樁間距為1.8米，樁外側采用直徑1.0米的素咬合樁進行止水。支護樁的內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道環撐截面尺寸2000mm×1000mm，第2道輻射撐截面尺寸800mm×1000mm，第2道環撐截面尺寸2000mm×1000mm，第3道輻射撐截面尺寸1000mm×1000mm，第3道環撐截面尺寸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地塊北側及南側均有放坡空間，采用放坡+樁錨支護，陰角部位采用角撐進行支護。

3、變形控制措施

3.1變形分析

在地鐵正常運轉的過程中，地鐵安全和對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、支護結構的剛度大小，通過計算分析，為了確保建筑物的穩定性要求，采用國內常用的基坑計算軟件—理正深基坑 7.05 對地鐵側支護區段進行復核。

3.2微擾動注漿工法加固方案

在工程開始之前要實現準備好水泥漿和水玻璃混合液，使用微擾動注漿工法通過在“雙泵”的作用下將其注入到土體中。隨著注漿作業的進行，會使得土體受到的力不斷加大而被劈開，漿液邊長脈狀注漿體，并在填充、壓密等的作用下提高土層的強度。同時為了有效減少側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，使得已經投入使用的隧道兩側土體變得更加牢固，通過對實際數據和工程具體情況進行分析模擬，微擾動注漿方案如下：（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，進行注漿，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點，設置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）在作業時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;水玻璃液溶液的濃度為35Be，模數為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，應該從兩方面出發，一是盡量避免水平側向的影響，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則上開展，首先就是分區域分水平的開掘，同時盡量滿足對稱和限時的要求，當然在開展工作時也不能違反時空效應。尤其是避免對東側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的土方，搭建以中心為支護的方式的同時保證地鐵周圍的工程完成的開掘方式。同時在獨立土體的利用時，對圍護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用間隔跳挖的方式，同時還要對完成的樁進行質量檢測，保證成樁質量，避免造成生命財產損失。再者，基坑的施工還需要具有一定的計劃，在選擇支護樁，攪拌樁以及格構樁施工時需確保發揮其支撐的作用，同時在工程完成到基底施工時，還需要進行拆除工作，并對周圍進行必要的回填，這里黏性土具有很大的作用。還有，面對現有的支護體系，顯得過于單調，可以從材質上提高結構的剛度，也可以在工程中對雙排柱進行豎向操作，在基坑中構建適合的留土臺，以此來對雙排柱進行變形后的補救，同時也為周圍隧道提供了一道保險。當然還要有操作方案，首先建造重要的結構（攪拌樁，雙排柱，壓頂梁等等），其次是留土臺等支護結構的構建，再者負一層的結構設計，再者施工底板，支護體系，以及地下室等操作進行，尤其是回填和撐板的更換及消除內撐。最后對施工過程的其余構造的建造，還有側壁的收尾工作。除了上面所述，更要關注雙排柱等圍護構造甚至與隧道構造兩者水平方向的問題，需要實時監測雙排柱的保護工程的進行，主要以深基坑操作為主。不僅如此，在該過程，也不要忘了對附近地鐵隧道地域的管理與控制，能夠充分了解到該區域發生的變化并做出相應的反應，以此來保證整體的施工的穩定。

3.4現場監測分析

首先，在基于整個盾構隧道的整體可用和不產生危險的基礎上，可以利用動態的觀察測量的方式進行對盾構隧道各區域的保護，尤其是上地表和斷面拱頂以及凈空收斂等區域。從工程施工的規則上出發，必須設置必要的用于觀測的斷面結構，其間距最好為20?米，并且在每個結構上還需要進行對地面和拱頂的沉降以及拱腰的收斂甚至管道下側的凸起等方面進行監管和測量。從一定程度上而言，基坑的建造會造成附近區域的地質結構的改變，尤其是對地鐵車站造成極大的損害，所以基坑日常開挖時，需要嚴格的檢測周圍環境的變化，進行適當的補救。首先要從科學的數據分析上出發，嚴格保證減少工程時的不利影響，需要保證周圍地區的變形程度不高于地鐵使用時的正常控制標準，更要保證不會造成地鐵的正常使用。其次，基坑需要具有一定的抗壓能力，基本通過排樁和內支撐的方法，在特殊地段還可以利用復合土加強支護能力，這些都會降低周圍地形的變形程度，更加會保證周圍地鐵的正常使用和隧道的整體穩定。再者，通過把基坑進行分層次分區域的開發，對維護地鐵隧道的穩定具有較大的積極作用。最后，還要盡量保證出現地鐵變形程度最大的區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間盡量短，這都可以提高地下結構的構建和回填效率。

結束語

綜上所述，得出以下結論：（1）基坑開挖會引起盾構管片的位移，兩側逐漸減小并趨于穩定。（2）基坑開挖引起周邊地層產生沉降，發生在靠近盾構管片一側的基坑處。（3）基坑開挖引起的應力卸荷作用對盾構管片影響相對較小，豎向應力最大部位仍為拱肩位置，未超過管片結構材料的強度。

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