趙云非

(中鐵隧道集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，河南洛陽 471009)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迎來了新一輪高峰，伴隨而來也出現(xiàn)了一系列問題，其中新建工程施工對既有建筑的影響就是其中重要的問題之一。針對這一問題國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者和工程技術(shù)人員進(jìn)行了一系列研究。文獻(xiàn)［1］主要從監(jiān)測反饋的信息對不同工法的暗挖車站對既有線及周邊環(huán)境的影響進(jìn)行了探討，文獻(xiàn)［2］主要總結(jié)出一套單拱暗挖車站上穿既有線的施工技術(shù)，文獻(xiàn)［3］主要是針對盾構(gòu)施工過程中參數(shù)的調(diào)整來減小對既有線的影響，通過對監(jiān)測設(shè)計(jì)中存在的一些問題進(jìn)行探討。

1 工程概況

新建下沉段工程，與既有正在運(yùn)營的地鐵1號線既有箱體(南北向)，平面位置交叉，上下錯層疊加，新建下沉段工程箱體上跨正在運(yùn)營的地鐵1號線既有運(yùn)行區(qū)間箱體，在新建下沉隧道里程約XQK6+603處同地鐵1號線既有區(qū)間接近垂直交叉，其平面重疊范圍約(16～22)m×38 m。

該段區(qū)間為地鐵1號線改造之前的七〇四七工程的既有明挖施工的鋼筋混凝土箱型框架結(jié)構(gòu)。影響箱段為 169、170、171、172箱段，主要受影響為170、171 箱段，每個箱段長度依次為 16、15、21、18 m，寬度14 m，高5.4 m。

地鐵箱體位于新建下沉工程下部，根據(jù)現(xiàn)場的測量，地鐵箱體頂板位于大沽高程－2.250 m處，下沉工程在此部位底板底高程－1.930 m(最低處)，基坑深度為4.6 m，基坑開挖后，需在地鐵箱體上部土體進(jìn)行卸除開挖?，F(xiàn)狀地面高程2.5 m。見圖1。

為了減小基坑開挖時坑底隆起導(dǎo)致地鐵變形過大，地鐵保護(hù)范圍內(nèi)采用三軸水泥土攪拌樁(Φ850@600)對周邊土體進(jìn)行滿堂加固(加固后土體要求28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1 MPa，水泥摻量不少于18%)。加固寬度為地鐵箱體兩側(cè)各6 m;加固深度為地表以下16 m(底高程約為地鐵箱體下6 m)，地鐵隧道結(jié)構(gòu)周邊0.5 m范圍內(nèi)采用雙液注漿進(jìn)行加固。

為盡量減小土體開挖對基坑回彈的影響，總體上遵守“分段開挖、限時施工、及時壓載”的原則，將該箱段分成三施工段。見圖2。

2 監(jiān)測設(shè)計(jì)及布點(diǎn)情況

新建下沉工程施工的核心問題是不影響地鐵1號線的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及運(yùn)營安全，但在地鐵箱體上部開挖土，勢必會破壞已有的土體平衡條件，隨著土體應(yīng)力的釋放，坑底土體會產(chǎn)生回彈，從而影響地鐵箱體使之變形。監(jiān)測設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是如何及時準(zhǔn)確地反映箱體變形，并及時根據(jù)變形情況指導(dǎo)施工，盡最大可能減小施工對1號線箱體的影響。

圖1 新建下沉地道同地鐵箱體豎向關(guān)系圖(橫向)(單位:mm)

圖2 箱體上方土方開挖分段示意圖(單位:mm)

主要監(jiān)測項(xiàng)目:

結(jié)構(gòu)隆沉:主要反映結(jié)構(gòu)箱體上升或下降情況。

結(jié)構(gòu)位移:主要反映結(jié)構(gòu)箱體水平向位移情況。

軌道沉降:主要反映軌道上升或下降情況。

軌道幾何形位:主要反映兩根鋼軌距離變化情況。

變形縫觀測:主要反映兩節(jié)箱體相接位置裂縫發(fā)展情況。

監(jiān)測項(xiàng)目情況見表1所示。主要監(jiān)測點(diǎn)示意圖見圖3。根據(jù)地鐵1號線結(jié)構(gòu)內(nèi)具體場地情況，結(jié)構(gòu)隆沉監(jiān)測點(diǎn)在169和170箱體布置在兩側(cè)邊墻，171和172箱體位于車站內(nèi)，只能布置在中間柱。其他各監(jiān)測項(xiàng)目盡量與結(jié)構(gòu)隆沉布設(shè)在一個斷面上，便于各監(jiān)測結(jié)果相互驗(yàn)證。結(jié)構(gòu)隆沉使用靜力水準(zhǔn)進(jìn)行自動化實(shí)時化監(jiān)測，軌道上的監(jiān)測點(diǎn)和箱體位移都是在每天地鐵停運(yùn)后人工下軌進(jìn)行測量。

表1 監(jiān)測項(xiàng)目

圖3 主要監(jiān)測項(xiàng)目示意圖

3 分析與建議

圖4是170箱體4個監(jiān)測點(diǎn)的變形曲線，9號點(diǎn)和10號點(diǎn)同在一側(cè)邊墻上，3號點(diǎn)和4號點(diǎn)同在另一側(cè)邊墻上。3號點(diǎn)在整個施工過程中變化一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，而其他3個點(diǎn)變化較大，總體變化趨勢相一致。

圖4 170箱體變形曲線

圖5為170和171箱體上監(jiān)測點(diǎn)變形曲線對比圖。171箱體的監(jiān)測點(diǎn)是在中間柱上，而170箱體的監(jiān)測點(diǎn)是在邊墻上，從變形曲線圖上可以看出監(jiān)測點(diǎn)變形過程差異較大。從圖4和圖5所反映的情況我們可以看出，箱體在施工過程中并不是整體一致的變形，監(jiān)測設(shè)計(jì)中監(jiān)測點(diǎn)只在邊墻或只在立柱都不能全面反映箱體的變化情況。如果想全面了解和掌握箱體的變形情況，在監(jiān)測設(shè)計(jì)時就應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)例或數(shù)值模擬的情況，全面細(xì)致的布置監(jiān)測點(diǎn)，力爭將箱體整個變形情況全面的反映出來。通過分析可以看出原監(jiān)測方案設(shè)計(jì)過于片面，所監(jiān)測的數(shù)據(jù)也不能全面真實(shí)反映箱體的變化情況。

圖5 170和171箱體對比曲線

圖6是同一斷面上結(jié)構(gòu)隆沉和軌道沉降變形曲線。由于各種各樣條件的限制，在本項(xiàng)監(jiān)測設(shè)計(jì)中軌道沉降在施工24 h進(jìn)行的情況下沒有實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控，而只是對結(jié)構(gòu)隆沉進(jìn)行了24 h監(jiān)測。而在既有線運(yùn)行的情況下，軌道沉降無疑是關(guān)系到列車運(yùn)行安全的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。從圖6曲線可以看出，軌道沉降和結(jié)構(gòu)隆沉整體變化趨勢一致，累計(jì)數(shù)據(jù)相差也較小。因?yàn)檐壍朗窃谙潴w里邊，軌道沉降監(jiān)測點(diǎn)與自動化監(jiān)測點(diǎn)在同一斷面上，設(shè)計(jì)方完全可以根據(jù)理論計(jì)算和數(shù)值模擬結(jié)果，給出兩項(xiàng)監(jiān)測之間的數(shù)值關(guān)系，這樣就可以根據(jù)結(jié)構(gòu)隆沉24 h監(jiān)測的結(jié)構(gòu)對軌道沉降這一關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行掌控，每天地鐵停運(yùn)后，根據(jù)人工測量的數(shù)據(jù)相驗(yàn)證，這樣地鐵運(yùn)營將更有安全保證。

圖6 軌道沉降和結(jié)構(gòu)隆沉變化曲線

從曲線圖7可以看出來，在施工的不同階段監(jiān)測數(shù)據(jù)差異還是比較大的，在第一施工階段箱體上升數(shù)據(jù)占整個變化數(shù)值的近60%。施工設(shè)計(jì)和監(jiān)測設(shè)計(jì)作為一家設(shè)計(jì)單位，設(shè)計(jì)過程中沒有將二者有機(jī)的融合在一起，而只是相互獨(dú)立的兩個方案設(shè)計(jì)。施工方案是分階段進(jìn)行開挖，那監(jiān)測設(shè)計(jì)就應(yīng)該與之相適應(yīng)。就本工程來說，第一階段開挖箱體上升最為明顯，那數(shù)值應(yīng)該控制在多大，重點(diǎn)控制措施是什么。因?yàn)椴煌A段變化的不同，控制的方法必然有所差異，如果控制方法都一樣，也許對第一階段施工沒什么效果，而對第三階段施工就顯的有些嚴(yán)格了。在極端情況下，如果第一階段施工監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)值已經(jīng)超標(biāo)，那后續(xù)施工又該如何展開?

圖7 歷時曲線圖

地鐵箱體的變形縫(圖8)作為地鐵結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)，只設(shè)計(jì)有裂縫觀測簡單的監(jiān)測手段，這種手段顯然不能及時發(fā)現(xiàn)和防范裂縫開裂漏水，更不能對裂縫產(chǎn)生的原因(兩側(cè)箱體都上升、一側(cè)箱體上升一側(cè)下降、一側(cè)箱體不動而另一側(cè)箱體上升等情況)進(jìn)行反映，也就不能指導(dǎo)施工單位采取合理措施制止裂縫進(jìn)一步的發(fā)展。所以這一設(shè)計(jì)顯然不夠合理。應(yīng)該對裂縫的寬度進(jìn)行觀測同時，對裂縫兩側(cè)通過自動化監(jiān)測儀器，密切關(guān)注裂縫發(fā)展變化趨勢。

圖8 變形縫開裂圖

4 結(jié)論

工程鄰近既有運(yùn)行地鐵線，現(xiàn)有的監(jiān)測也只是針對施工期間地鐵的變化，但實(shí)際上地鐵箱體在施工期間由于卸載上升，但隨著上方結(jié)構(gòu)施工結(jié)束，覆土回填，地鐵箱體必然有所下沉。地鐵箱體在這樣上升和下降的反復(fù)中結(jié)構(gòu)耐久性是否有所下降?受影響箱體與未受影響箱體結(jié)合處安全性是否還滿足原設(shè)計(jì)年限?施工期間箱體的變化是否會為未來地鐵的運(yùn)行埋下安全隱患，這一系列問題都應(yīng)該引起有關(guān)部門的高度重視。

［1］許俊偉，王 剛.不同工法的暗挖車站上穿既有線對其及周邊環(huán)境的影響［J］.市政工程，2010(4):81 －85.

［2］杜建華，杜華林.單拱暗挖車站上穿既有地鐵線施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2010(5):64－68.

［3］孫玉永，周順華，向 科，等.近距離下穿既有隧道的盾構(gòu)施工技術(shù)參數(shù)研究［J］.中國鐵道科學(xué)，2010，31(1):54 －58.

［4］馬雪梅，任 干.北京地鐵首都機(jī)場線東直門站上跨下穿既有折返線變形監(jiān)測［J］.施工技術(shù)，2010，39(9):31－36.

［5］王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論［M］.合肥:安徽教育出版社，2004.