趙俊俠++劉新順

摘 要：地鐵周邊沿線開挖的熱度，導(dǎo)致近接施工對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)變形造成重大影響，目前地鐵沿線項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、影響評(píng)估、施工中存在問(wèn)題，導(dǎo)致地鐵結(jié)構(gòu)存在重大的安全隱患。近接深大基坑各階段控制措施的有效實(shí)施，有效抑制地鐵變形控制。

關(guān)鍵詞：軟土地層 地鐵結(jié)構(gòu) 深大基坑 基坑開挖 圍護(hù)結(jié)構(gòu)降水 變形

中圖分類號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（c）-0082-02

地鐵作為城市交通的重要一環(huán)，連接城市不同區(qū)域，改善城市交通環(huán)境，價(jià)值不斷凸顯，由此導(dǎo)致地鐵沿線的開發(fā)價(jià)值提升，工程項(xiàng)目沿地鐵沿線展開，大量的近接工程項(xiàng)目施工必然對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)造成重大影響，尤其是當(dāng)?shù)罔F盾構(gòu)結(jié)構(gòu)處于軟土地層，因軟土地層特性深大基坑的施工對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的影響有可能導(dǎo)致破壞性的后果，由此導(dǎo)致惡劣的社會(huì)影響及重大的經(jīng)濟(jì)損失，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中應(yīng)引起重視。

1 基坑施工對(duì)盾構(gòu)隧道的影響

軟土地層的特點(diǎn)“三高三低”，即高含水量、高靈敏度、高壓縮性、低密度、低強(qiáng)度、低滲透性，具有較大的流變性，土層易受工程擾動(dòng)，地層變形大小及持續(xù)時(shí)間對(duì)近接工程施工極為敏感。而地層變形又會(huì)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，有可能使隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變形，導(dǎo)致滲漏或襯砌結(jié)構(gòu)和道面結(jié)構(gòu)層開裂、結(jié)構(gòu)承載能力下降。

筆者通過(guò)這幾年的地鐵保護(hù)工作，親歷了眾多因地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)項(xiàng)目施工導(dǎo)致地鐵發(fā)生的重大隱患。在筆者所在城市，在地鐵沿線保護(hù)區(qū)90%以上的深大基坑施工對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的影響超過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)（控制標(biāo)準(zhǔn)在項(xiàng)目申報(bào)時(shí)由地鐵公司依據(jù)項(xiàng)目影響評(píng)估結(jié)果及地鐵結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀確定，結(jié)構(gòu)變形最大不超過(guò)±10 mm），個(gè)別項(xiàng)目，盾構(gòu)隧道及車站變形甚至達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)的幾倍，嚴(yán)重影響地鐵結(jié)構(gòu)的服役狀態(tài)，對(duì)地鐵的結(jié)構(gòu)安全及運(yùn)營(yíng)造成極大風(fēng)險(xiǎn)。

基坑施工導(dǎo)致變形的工序很多，影響變形較大的工序大致為圍護(hù)結(jié)構(gòu)及樁基施工階段、基坑開挖階段（包括開挖降水）、基坑回筑支撐破除階段。各個(gè)工序?qū)Φ罔F的影響原因在前人各種分析文章中已進(jìn)行分析總結(jié)。筆者通過(guò)對(duì)所在地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)項(xiàng)目影響變化數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可以看出，樁基（圍護(hù)階段）施工變形數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)變形總量的10%～20%，個(gè)別距離較近的可以達(dá)到25%?；娱_挖階段（開挖降水）變形數(shù)據(jù)占總變形量的40%～80%，基坑回筑階段變形數(shù)據(jù)占總變形量的10%～20%。軟土地層經(jīng)擾動(dòng)后，需進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的固結(jié)沉降，因此在基坑施工階段的影響存在滯后特性，在工序結(jié)束之后繼續(xù)發(fā)展，一般在變形工序完成的一周后數(shù)據(jù)方可逐漸穩(wěn)定。

2 近接施工對(duì)盾構(gòu)隧道變形控制存在的問(wèn)題

2.1 基坑開挖的整體設(shè)計(jì)

基坑時(shí)空效應(yīng)中的時(shí)間效應(yīng)主要體現(xiàn)在基坑底下的地下墻被動(dòng)區(qū)和地下墻底下的土體滑動(dòng)面都會(huì)因坑底暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生相當(dāng)?shù)牧髯兾灰疲瑥亩鹬車貙拥奈灰圃龃?。在深大基坑施工過(guò)程中，普遍采用大開挖大降水施工，土方開挖時(shí)間及混凝土支撐施工時(shí)間均較長(zhǎng)。如只是單純考慮基坑本體安全，利用基坑的時(shí)空效應(yīng)理論，可以有效降低資源投入，提高工程的效費(fèi)比。但部分項(xiàng)目在一層土方開挖完成至支撐成型至少需半個(gè)月，不少甚至需20天至一個(gè)月時(shí)間方可形成對(duì)撐，導(dǎo)致周圍土層位移持續(xù)增大，盾構(gòu)變形無(wú)法得到有效抑制，基本超過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在已有部分項(xiàng)目在設(shè)計(jì)之初考慮地鐵保護(hù)的需要，對(duì)基坑進(jìn)行分解，采用盾構(gòu)側(cè)小基坑先行施工的方案。工程實(shí)例發(fā)現(xiàn)，較小基坑的施工，短時(shí)間內(nèi)支撐體系可以成型，對(duì)盾構(gòu)變形的控制有利。

2.2 項(xiàng)目影響評(píng)估的效力

影響分析評(píng)估結(jié)果是保護(hù)區(qū)項(xiàng)目獲準(zhǔn)實(shí)施的首要依據(jù)，土體參數(shù)具有不確定性和復(fù)雜性的特性，數(shù)值計(jì)算模型在建立土層本構(gòu)模型時(shí)進(jìn)行種種簡(jiǎn)化，并不能完全體現(xiàn)地層的真實(shí)情況。部分項(xiàng)目的影響評(píng)估，或?qū)r土物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行修改或選用不合理的參數(shù)或選取不恰當(dāng)?shù)谋緲?gòu)模型，使之項(xiàng)目的影響結(jié)果滿足盾構(gòu)隧道變形控制要求，對(duì)盾構(gòu)變形的控制缺乏指導(dǎo)意義。目前對(duì)評(píng)估機(jī)構(gòu)的責(zé)任追究存在較大困難，此類情況并不鮮見。

2.3 基坑施工過(guò)程的控制

施工過(guò)程中對(duì)盾構(gòu)隧道變形控制至關(guān)重要，但目前基坑類項(xiàng)目對(duì)基坑本體安全的重視程度遠(yuǎn)高于對(duì)盾構(gòu)隧道的影響控制。在樁基階段及基坑開挖階段隧道側(cè)大范圍的土方堆載、止水帷幕滲漏水、在基坑開挖階段過(guò)深的降水、不合理的開挖順序、不合理的施工組織導(dǎo)致支撐體系成型時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、基坑回筑階段不合理的換撐或不合理的拆撐、拆撐的施工震動(dòng)過(guò)大、肥槽回填不及時(shí)等施工過(guò)程中存在的質(zhì)量安全問(wèn)題，對(duì)盾構(gòu)隧道變形均有不小的影響。因此，盾構(gòu)隧道變形控制的要求在施工過(guò)程中應(yīng)考慮方方面面，任何可能影響盾構(gòu)隧道的作業(yè)內(nèi)容均需認(rèn)真對(duì)待。

3 基坑施工盾構(gòu)隧道變形控制措施

3.1 基于地鐵保護(hù)考慮合理的基坑設(shè)計(jì)

采用合理的基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)及基坑開挖方式。從控制基坑位移的最優(yōu)方案考慮基坑的整體設(shè)計(jì)?；拥膰o(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)采用剛度高、支撐穩(wěn)定支護(hù)體系，如地下連續(xù)墻+混凝土支撐。在開挖方式上，蓋挖法對(duì)控制周邊地層變形有較大的優(yōu)勢(shì)（杭州地鐵保護(hù)區(qū)某項(xiàng)目基坑距離隧道最近6 m，基坑底與隧道底部同高，基坑完成后地鐵變形控制在4 mm以內(nèi)），軟土地層大跨度半蓋挖順作法對(duì)基坑周邊土體的變形控制及周邊建筑物的保護(hù)已有相關(guān)工程實(shí)例，可以考慮以其形式進(jìn)行基坑設(shè)計(jì)。

從基坑變形的傳播路徑上，可采取隔斷方法來(lái)減小基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響。隔斷法可以采用鋼板樁、地下連續(xù)墻、樹根樁、深層攪拌樁等構(gòu)成墻體，墻體主要承受施工引起的側(cè)向土壓力和差異沉降產(chǎn)生的摩阻力，亦可用以隔斷地下水降落曲線。

3.2 樁基階段的控制

樁基施工對(duì)隧道的影響主要表現(xiàn)為沉樁擠土效應(yīng)、樁荷效應(yīng)和打樁振動(dòng)效應(yīng)。合理的圍護(hù)樁型是在此階段施工控制地鐵變形的關(guān)鍵，同時(shí)也是基坑開挖階段變形控制的關(guān)鍵。應(yīng)采用低振動(dòng)，低擠壓效果的樁型，降低土體擾動(dòng)的同時(shí)，提供合適的圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度?？刹捎萌S攪拌樁槽壁預(yù)加固，改善墻側(cè)土體、降低圍護(hù)樁墻的擾動(dòng)，高壓旋噴樁可以提供必要的止水效果，采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)剛度支撐。為達(dá)到止水效果，目前亦有在地下連續(xù)墻外增加一層TRD止水墻。地下連續(xù)墻施工采用槽壁預(yù)加固、調(diào)整泥漿配比、適當(dāng)提高泥漿液面高度等措施；同時(shí)可適當(dāng)縮短地下連續(xù)墻單幅槽段寬度，以減少槽壁坍塌的可能性，并加快單幅槽段施工速度。

3.3 施工過(guò)程的控制

遵循“先撐后挖、及時(shí)支撐、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，合理確定基坑開挖的分區(qū)及其順序，盡量縮短基坑無(wú)支撐暴露時(shí)間，對(duì)鋼支撐及時(shí)施加預(yù)應(yīng)力、嚴(yán)禁超挖和坑外地表超載等，開挖完成時(shí)及時(shí)澆筑墊層能較有效地防止流變。可采用盆式開挖或島式開挖的方式施工，并結(jié)合開挖方式及時(shí)形成支撐和基礎(chǔ)底板。開挖過(guò)程降水應(yīng)隨開挖深度逐步降低承壓水頭，以控制承壓水頭與上覆土壓力滿足開挖基坑穩(wěn)定性要求為原則確定抽水量，不宜過(guò)量抽取承壓水以減少降承壓水?dāng)_流對(duì)鄰近環(huán)境的影響。施工過(guò)程應(yīng)時(shí)刻關(guān)注地鐵結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)情況，考慮地鐵結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反應(yīng)的滯后性，提前對(duì)工序進(jìn)行調(diào)整或采取主動(dòng)的措施抑制變形。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)地鐵沿線逐漸成為房產(chǎn)投資熱點(diǎn)，土地的價(jià)值導(dǎo)致地鐵周邊基本為深大基坑，加之設(shè)計(jì)單位、施工單位素質(zhì)參差不齊，每一項(xiàng)建筑活動(dòng)都對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的影響，加速隧道結(jié)構(gòu)變形，甚或影響列車安全運(yùn)營(yíng)。為確保保護(hù)區(qū)內(nèi)工程項(xiàng)目施工期間地鐵安全運(yùn)營(yíng)不受影響，地鐵隧道保護(hù)區(qū)的施工技術(shù)措施及技術(shù)參數(shù)仍需根據(jù)實(shí)踐不斷修正，項(xiàng)目在實(shí)施各階段亦應(yīng)提高地鐵結(jié)構(gòu)安全保護(hù)的優(yōu)先級(jí)。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉耀東，朱合華，王如路.軟土地鐵運(yùn)營(yíng)隧道病害現(xiàn)狀及成因分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2007，3（1）：157-160.

[2] 劉濤.軟土層大跨度半蓋挖順作法超寬地鐵基坑放坡開挖施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2014（4）：25-28.

[3] 劉艷濱.軟土地區(qū)近接施工對(duì)城市道路隧道的影響分析與控制技術(shù)[C]//中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)運(yùn)營(yíng)安全與節(jié)能環(huán)保的隧道及地下空間暨交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)第四屆全國(guó)學(xué)術(shù)研討會(huì).2013.

[4] 劉愛(ài)華，黎鴻，羅榮武.時(shí)空效應(yīng)理論在軟土深基坑施工中的應(yīng)用[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2010，6（3）：571-576.