鄰近地鐵盾構(gòu)隧道的深基坑施工要點(diǎn)及施工監(jiān)測(cè)研究

龍僑平

（中國(guó)水利水電建設(shè)工程咨詢中南有限公司，長(zhǎng)沙410014）

1 引言

在城市交通體系建設(shè)中，地鐵作為重要的組成部分，能更好地促進(jìn)城市整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，滿足了當(dāng)前城市發(fā)展的硬性需求。在工程建設(shè)過程中，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)重視地鐵隧道周邊的深基坑施工，并將其作為一項(xiàng)重要的監(jiān)管內(nèi)容。本文針對(duì)鄰近地鐵盾構(gòu)隧道的深基坑施工進(jìn)行深入研究。

2 工程概況

以廣州市地鐵10號(hào)線東湖站為例，車站北接署前路站，南接濱江東路站。車站位于廣州市越秀區(qū)東湖路的東山湖公園西側(cè)，與已建6號(hào)線及同期12號(hào)線換乘，車站有效站臺(tái)中心里程為YDK12+325.700，設(shè)計(jì)起、終點(diǎn)里程為YDK12+211.700、YDK12+411.500。車站為地下5層島式車站，與10號(hào)、12號(hào)線疊線布置，車站全長(zhǎng)199.8 m（12號(hào)線249.815 m），標(biāo)準(zhǔn)段寬54.2 m，車站基坑開挖深度40.2 m。本站與12號(hào)線同期施工建設(shè)采用島式疊線設(shè)置。

東湖站采用明挖順作法施工，本項(xiàng)目基坑安全等級(jí)為一級(jí)。車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地連墻圍護(hù)+內(nèi)支撐支護(hù)形式，墻體厚度為1.0 m。標(biāo)準(zhǔn)段基坑豎向設(shè)置5道混凝土支撐，擴(kuò)大端設(shè)5道混凝土撐，中間設(shè)3道中立柱，墻頂設(shè)置混凝土冠梁（尺寸為1 200 mm×1 200 mm），設(shè)置壓頂梁（尺寸為800 mm×800 mm）。

3 鄰近地鐵盾構(gòu)隧道的深基坑施工要點(diǎn)

3.1 支撐結(jié)構(gòu)

在鄰近地鐵工程的深基坑施工過程中，對(duì)基坑的跨度和穩(wěn)定性有非常高的要求。通過分析工程情況得知，為了更好地滿足施工要求，可以通過架設(shè)豎向立柱來確保其在平面外的穩(wěn)定性，通過合理確定桿件截面或縮短桿件計(jì)算長(zhǎng)度來確保其在平面內(nèi)的穩(wěn)定[1]。

在施工技術(shù)水平不斷提高的背景下，以型鋼組合支撐體系為代表的新體系已經(jīng)成為地鐵周邊工程施工過程中常用的一種，具備整體性、獨(dú)立性以及連接性特點(diǎn)，在一定程度上降低了桿件的臨界荷載，減弱了周邊土體約束力[2]。從整體的角度分析，地鐵盾構(gòu)施工過程中，要提高結(jié)構(gòu)抵抗土地自重的能力，應(yīng)設(shè)置型鋼組合支撐體系，用以加強(qiáng)整個(gè)體系側(cè)面的剛度。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

擬建場(chǎng)地位于廣州市越秀區(qū)東湖路的東山湖公園西側(cè)，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、土方開挖、降水施工易使既有地鐵隧道產(chǎn)生較大變形，因此，需在設(shè)計(jì)與施工階段制定嚴(yán)密的既有地鐵結(jié)構(gòu)保護(hù)措施，并在施工過程中對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止引起隧道結(jié)構(gòu)變形過大。

深基坑施工對(duì)鄰近地鐵盾構(gòu)隧道圍護(hù)體系的影響也是需要重點(diǎn)考慮的問題。除此之外，施工人員在施工過程中需要根據(jù)已有施工方案對(duì)鉆孔灌注樁、SMW三軸止水樁在內(nèi)的圍護(hù)裝置進(jìn)行支護(hù)，通過儀器設(shè)備對(duì)相鄰地鐵隧道周圍土體的水平移動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量，并將實(shí)際測(cè)量結(jié)果與理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，給出準(zhǔn)確的檢測(cè)報(bào)告[3]。通過分析深層土體位移曲線，工作人員可以發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)檢測(cè)位置的實(shí)際測(cè)量結(jié)果與預(yù)期達(dá)到的結(jié)果非常一致，可見實(shí)踐與理論基本吻合。

與傳統(tǒng)的施工模式相對(duì)比，鋼筋混凝土支撐憑借自身易成型、截面剛度大、不易受外界因素影響等特點(diǎn)受到施工單位的高度重視和廣泛使用，尤其是在基坑施工過程中，型鋼組合支撐的主要優(yōu)勢(shì)在于可以與承受壓力的型鋼形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，提高基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且非常符合當(dāng)前工程施工的實(shí)際需求[4]。

3.3 地下水控制

在河漫灘地區(qū)，為了確?；娱_挖面穩(wěn)定并提供施工作業(yè)面，深基坑需實(shí)施坑內(nèi)降水。本工程范圍內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的3～6層為第二承壓含水層，埋深較大但承壓水頭高，有突涌風(fēng)險(xiǎn)。如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)密封性不足，將引起周邊水位下降，導(dǎo)致隧道管片受力變化[5]。本工程采用地下連續(xù)墻入巖隔斷承壓水，為了防止坑內(nèi)減壓降水對(duì)地鐵隧道產(chǎn)生不良影響，在鄰近隧道范圍內(nèi)，對(duì)處于3～6層第二承壓含水層范圍的地連墻槽段進(jìn)行接縫施工，同時(shí)采用φ2 400 mm的大直徑高壓旋噴樁進(jìn)行接縫止水加強(qiáng)。封堵樁長(zhǎng)度為11.1 m，樁頂位于第二承壓水層以上6.37 m，樁底位于第二承壓水層以下2.03 m。

4 隧道變形監(jiān)測(cè)

4.1 零狀態(tài)普查

隧道沉降：運(yùn)營(yíng)初期，項(xiàng)目段上行線最大沉降為2.5 mm，最大隆起0.3 mm；項(xiàng)目段下行線均為隆起，且最大隆起3.4 mm。

隧道水平直徑收斂：對(duì)項(xiàng)目段上下行線累計(jì)134環(huán)盾構(gòu)管片進(jìn)行了逐環(huán)觀測(cè)，并與標(biāo)準(zhǔn)盾構(gòu)隧道的直徑進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，最大差值為29.4 mm。

隧道表觀病害：項(xiàng)目段上行線67環(huán)盾構(gòu)隧道，9環(huán)存在隧道表觀病害，病害占比13.4%，項(xiàng)目段下行線67環(huán)盾構(gòu)隧道，16環(huán)存在隧道表觀病害，病害占比23.9%，隧道主要表觀病害為螺栓孔、注漿孔及環(huán)縱縫管片滲漏。

4.2 變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容

項(xiàng)目施工過程中，需要采用人工結(jié)合自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的方法完成對(duì)項(xiàng)目段隧道沉降、水平直徑收斂、靜態(tài)幾何變形等情況長(zhǎng)時(shí)期的監(jiān)測(cè)，并且需要對(duì)隧道的表觀病害進(jìn)行巡查統(tǒng)計(jì)[6]，主要監(jiān)測(cè)范圍包括基坑正投影段地鐵上、下行線隧道及兩端，所檢測(cè)的內(nèi)容需要各向外擴(kuò)50 m（總長(zhǎng)約200 m）。根據(jù)GB 50308—2008《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》，監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)按Ⅱ級(jí)垂直位移監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的技術(shù)要求，布設(shè)成閉合水準(zhǔn)路線，觀測(cè)2次。在基坑正投影段測(cè)點(diǎn)布置較密，累計(jì)布設(shè)了42個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)、28個(gè)隧道收斂監(jiān)測(cè)環(huán)。

4.3 監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)DB33/T 1139—2017《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)程》和GB/T 50308—2017《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》，結(jié)合地鐵結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)，制定地鐵隧道變形主要監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容給見表1。

表1 監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)表

4.4 監(jiān)測(cè)結(jié)果

基坑施工完成后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，地鐵隧道產(chǎn)生的累計(jì)沉降2.2 mm、水平收斂3.7 mm（相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圓24.1 mm），變形相對(duì)比較穩(wěn)定；地鐵上行線、下行線隧道水平位移最大值分別為8.0 mm、3.7 mm（向基坑側(cè)）。根據(jù)施工期間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將施工期間地鐵隧道水平位移歷時(shí)曲線繪制（見圖1）。

圖1 隧道水平位移曲線圖

對(duì)靠近基坑側(cè)的上行線隧道各施工階段水平位移累計(jì)值、水平位移變形速率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見表2。

表2 各施工階段水平位移變化量

通過分析圖1和表2可以看出，基坑施工過程中，靠近基坑的地鐵上行線隧道的水平位移明顯大于遠(yuǎn)離基坑的下行線隧道；基坑3、4層土方開挖過程中地鐵上行線隧道變形的速率要明顯大于1、2層土方開挖期間的變形速率，但是，基于總體變形情況分析，變形都在可控范圍內(nèi)[7]。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，地鐵隧道變形與基坑退讓距離、開挖深度關(guān)聯(lián)程度比較大。

建議嚴(yán)格控制基坑開挖深度及與地鐵隧道之間的距離；同時(shí)，在基坑圍護(hù)、土方開挖、降水階段須采取相應(yīng)的地鐵保護(hù)措施，有助于減小基坑施工對(duì)鄰近地鐵隧道的變影響。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)地鐵隧道周邊的深基坑施工要點(diǎn)管理，并將其作為一項(xiàng)重要的監(jiān)管內(nèi)容，對(duì)于提高基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證基坑施工質(zhì)量有重要意義。本文以廣州市地鐵10號(hào)線東湖站為研究對(duì)象，結(jié)合工程施工特點(diǎn)，總結(jié)施工全過程變形控制的綜合流程，關(guān)注支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及支護(hù)體系外的環(huán)境的變形等問題，根據(jù)具體情況制定有效的應(yīng)對(duì)舉措，避免出現(xiàn)不均勻沉降問題，保障工程建設(shè)的質(zhì)量和安全性。