李曉東 , 劉效成(.南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司，江蘇南京 009； .西南交通大學(xué)，四川成都 6003)

上跨既有隧道的長(zhǎng)大基坑間隔豎井施工技術(shù)

李曉東1, 劉效成2
(1.南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司，江蘇南京 210019； 2.西南交通大學(xué)，四川成都 610031)

文章結(jié)合深圳雙界河路公路隧道同時(shí)上跨深圳地鐵1號(hào)線、5號(hào)線和11號(hào)線的工程實(shí)例，綜合采用工程類比、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法，對(duì)長(zhǎng)大基坑的間隔豎井法施工技術(shù)進(jìn)行了初步探討，結(jié)果表明間隔豎井法施工技術(shù)較傳統(tǒng)施工方法更能有效控制下臥隧道的上浮變形。

隧道工程；基坑開(kāi)挖；近接施工；上浮變形

近年來(lái)，我國(guó)地鐵建設(shè)快速發(fā)展，地鐵網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大且日趨密集，很難完全避免隧道近接施工的情況出現(xiàn)。上方基坑開(kāi)挖卸荷會(huì)引起已建下臥隧道變形，如何控制上方基坑開(kāi)挖卸荷過(guò)程中下臥地鐵隧道的上浮和變形是目前亟待解決的難題。以往學(xué)者開(kāi)展過(guò)相關(guān)問(wèn)題的研究工作。例如，鄭剛等[1]以天津地鐵1號(hào)線某基坑工程為背景，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用數(shù)值分析對(duì)隧道箱體兩側(cè)土體加固、澆筑底板與抗浮樁形成“保護(hù)箍”以及堆載回壓等措施進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了以上保護(hù)措施的有效性。李志高等[2]結(jié)合實(shí)際工程，分析了基坑開(kāi)挖對(duì)下臥地鐵隧道的影響，提出了加固隧道上側(cè)土體、利用樁的遮攔效應(yīng)且考慮時(shí)空效應(yīng)的基坑開(kāi)挖方法，同時(shí)結(jié)合信息化施工來(lái)減少下臥隧道的上浮和變形。應(yīng)宏偉等[3]結(jié)合典型算例，詳細(xì)比較了軟土深基坑考慮分段施工與不考慮分段施工時(shí)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐系統(tǒng)的受力及變形的變化，驗(yàn)證了采取分段施工可以有效控制軟土地基上深基坑變形。魏綱等[4]采用有限元方法，對(duì)某過(guò)街隧道基坑工程開(kāi)挖進(jìn)行二維有限元模擬，研究了分層開(kāi)挖、堆載、抗拔樁和土體加固對(duì)隧道位移的影響，得出了組合使用上述措施可以有效控制隧道變形。從以上文獻(xiàn)可以看出，為保護(hù)下臥地鐵隧道，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中大多采用了土體加固、分層分塊開(kāi)挖、施做抗拔樁、堆載回填等措施。

1 工程概況

深圳雙界河路公路隧道采用明挖法施工，同時(shí)近似垂直上跨深圳地鐵1號(hào)線、5號(hào)線和11號(hào)線，其中公路隧道距地鐵1、5、11號(hào)線最小間距分別為0.43 m、4.86 m、3.25 m(圖1)。公路隧道施工期間地鐵1號(hào)、5號(hào)線已投入運(yùn)營(yíng)，11號(hào)線已竣工，本段工程施工重點(diǎn)就是盡量減少對(duì)地鐵線路的不利影響。

該地段原始地貌為濱海灘涂，后進(jìn)行過(guò)人工填海造地。2008年開(kāi)始地鐵大面積施工，該區(qū)域土方挖填量較大，標(biāo)高變化大且無(wú)規(guī)律，后經(jīng)多次無(wú)序填筑，地表以人工填土為主，大部分區(qū)域較平整。地鐵1號(hào)、5號(hào)線隧道埋深約5.2 m，11號(hào)線隧道埋深介于8.9～9.2 m之間。

結(jié)合本工程施工實(shí)例，綜合采用工程類比、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法，對(duì)長(zhǎng)大基坑的間隔豎井法施工技術(shù)進(jìn)行了初步探討。

(a)隧道與道路相互關(guān)系平面

(b)公路道路與地鐵11號(hào)線豎向剖面圖1 深圳雙界河路公路隧道和已建地鐵線的關(guān)系

2 施工方法優(yōu)選

為控制上方公路隧道施工引起的下臥地鐵隧道變形，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，最初采用了地基加固和施做抗拔樁相結(jié)合的方法以約束下臥隧道的變形?；娱_(kāi)挖采用分區(qū)、分層臺(tái)階遞進(jìn)式開(kāi)挖方法，每一區(qū)開(kāi)挖至坑底時(shí)立即施作該區(qū)抗拔樁冠梁、連梁及抗隆起板。然而，前期采用這一方法施工過(guò)程中，地鐵11號(hào)線左線隧道累計(jì)上浮最大達(dá)16 mm，大大超過(guò)警戒值10 mm。后經(jīng)降水和覆土反壓等措施才臨時(shí)控制隧道上浮。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)查和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，對(duì)施工方法進(jìn)行了優(yōu)化，最終采用了間隔豎井開(kāi)挖方法，有效的控制了下臥地鐵隧道的上浮變形。具體施工流程如下：

(1) 分塊施工抗拔樁和地基加固注漿鋼管樁，抗拔樁沿地鐵隧道兩側(cè)設(shè)置。

(2) 對(duì)地下道路1號(hào)、2號(hào)匝道范圍沿豎井邊開(kāi)挖輪廓線1 m施工雙管旋噴樁，保證豎井及放坡開(kāi)挖安全。

(3) 間隔開(kāi)挖豎井。地鐵11號(hào)線左右線各分為7個(gè)豎井，施工時(shí)先開(kāi)挖左線，后開(kāi)挖右線。左右線開(kāi)挖各分為3個(gè)階段，左線豎井開(kāi)挖順序?yàn)椋旱谝浑A段11-1、11-5，第二階段11-3、11-7、第三階段11-2、11-4、11-6；右線豎井開(kāi)挖順序?yàn)椋旱谝浑A段11-8、11-12，第二階段11-10、11-14，第三階段11-9、11-11、11-13。豎井平面布置見(jiàn)圖2，豎井施工現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖3。

圖2 11號(hào)線豎井平面布置

圖3 11號(hào)線豎井施工現(xiàn)場(chǎng)

(4) 施工井身。進(jìn)行井身初期支護(hù)，開(kāi)挖到底后，及時(shí)施做抗拔樁連梁和抗浮板，待其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行下一區(qū)段豎井開(kāi)挖。

(5) 豎井間隔全部施工完后，對(duì)豎井中間基坑沿地鐵隧道橫向放坡分臺(tái)階進(jìn)行開(kāi)挖。土方開(kāi)挖也按照先開(kāi)挖左線，再開(kāi)挖右線的順序施工，每條線土方開(kāi)挖分3個(gè)階段，具體開(kāi)挖順序同豎井施工順序。

(6) 放坡開(kāi)挖到底后，施做抗拔樁連梁和抗浮板，使其與豎井內(nèi)抗浮板形成整體。

施工中進(jìn)行了下臥地鐵隧道的變形進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)表明，在采取間隔豎井方法開(kāi)挖后，地鐵11號(hào)線最大上浮發(fā)生在左線隧道，變形為8.4 mm，較前期采用的傳統(tǒng)施工方法減少了47.5 %，且小于警戒值(10 mm)。

3 間隔豎井開(kāi)挖方法的作用機(jī)理分析

抗拔樁摩擦阻力會(huì)對(duì)一定范圍內(nèi)的基底隆起有一定的限制作用，當(dāng)抗浮樁與抗浮板形成有效連接后，相當(dāng)于在既有隧道周圍形成一道 “保護(hù)箍”，可適當(dāng)限制隧道的變形。

未開(kāi)挖土體的自身強(qiáng)度和質(zhì)量相當(dāng)于在基坑開(kāi)挖后對(duì)坑底進(jìn)行堆載以防止坑底的隆起，在未開(kāi)挖土體總質(zhì)量不變的情況下，堆載越平均地分布在坑底對(duì)限制其隆起越有利，基底的隆起量隨著開(kāi)挖面積的減小而減小[5]。本工程采用間隔豎井施工方法，每次開(kāi)挖面積小，且未開(kāi)挖土體分布均勻，所以能有效降低下臥隧道產(chǎn)生的上浮變形。在豎井開(kāi)挖到底后施做抗拔樁連梁與抗浮板形成的“保護(hù)箍”與后期放坡開(kāi)挖后施做的抗浮板形成一個(gè)整體以控制隧道變形，結(jié)合間隔豎井分塊小面積開(kāi)挖的時(shí)空效應(yīng)和堆載作用，施工方法取得了良好的控制下臥隧道上浮變形的效果。

4 結(jié)論

通過(guò)本研究可得出如下結(jié)論：

(1)基坑近距離上跨地鐵區(qū)間隧道采用間隔豎井開(kāi)挖，可以有效控制地鐵隧道的上浮變形值；

(2)在基坑施工過(guò)程中，應(yīng)充分利用空間效應(yīng)的作用，針對(duì)具體的工程情況制定合理的開(kāi)挖方案，減小基坑開(kāi)挖對(duì)下臥隧道的影響。

[1] 鄭剛, 劉慶晨, 鄧旭.基坑開(kāi)挖對(duì)下臥運(yùn)營(yíng)地鐵隧道影響的數(shù)值分析與變形控制研究[J].巖土力學(xué), 2013, 34(5): 1459-1468.

[2] 李志高, 劉國(guó)彬, 曾遠(yuǎn), 等.基坑開(kāi)挖引起下方隧道的變形控制[J].地下空間與工程學(xué)報(bào), 2006, 2(3): 430-433.

[3] 應(yīng)宏偉, 郭躍.軟土深基坑分段施工效應(yīng)三維有限元分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2009, 27(增2): 3328-3334.

[4] 魏綱, 蔡呂路, 陳杰, 等.不同的基坑開(kāi)挖措施對(duì)既有隧道影響的研究[J].市政技術(shù), 2014, 32(6): 122-125.

[5] 楊麗春, 龐宇斌, 李慎剛.超長(zhǎng)基坑開(kāi)挖的空間效應(yīng)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版, 2015, 45(2): 541-545.

李曉東(1981～)，男，本科，高級(jí)工程師，從事地下工程項(xiàng)目建設(shè)和管理工作。

TU94+1

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[定稿日期]2016-08-15