周 帥

（珠海華昕開發(fā)建設(shè)有限公司,廣東 珠海 519000 ）

0 前言

隨著社會經(jīng)濟和城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展，機動車保有量高速增長，交通日益擁堵，城市交通也面臨巨大壓力。道路節(jié)點是城市交通網(wǎng)的重要組成部分，也是道路的交通瓶頸，其設(shè)置合理與否直接關(guān)系到關(guān)鍵線路乃至整個路網(wǎng)交通功能的發(fā)揮。為緩解交通擁堵狀況，在城市主干道越來越多設(shè)置立體交通形式，下穿車行隧道和人行地下通道具有對城市景觀和噪聲干擾小等突出特點，其設(shè)置既能消除人行平面過街設(shè)施及信號燈控制系統(tǒng)對車行速度的影響，又能最大限度保障行人的通行安全。兩者（下穿車行隧道和人行地下通道）在城市道路建設(shè)中應(yīng)用越來越廣泛[1]。

1 工程概況

該項目基坑為珠海灣仔南調(diào)頭隧道與天一居人行地道共建基坑。橫琴隧道灣仔北站—灣仔站區(qū)間位于珠海市市區(qū)南灣大道。線路沿城區(qū)主干道前行，水陸交通便利。灣仔南調(diào)頭下穿隧道中心樁號K0+197.458。起點樁號K0+041.373，終點樁號K0+353.543，全長312.17 m，其中開口段長度235.046 m，閉口段長度77.124 m。隧道橫斷面總寬7~8 m=0.5 m檢修道+6~7 m機動車道+0.5 m檢修道。灣仔南調(diào)頭隧道段基坑長約150 m，寬約47 m；天一居人行地道段基坑長約42 m，寬約40 m。

2 分析原因

該項目基坑場地下方有已建的珠機城軌隧道結(jié)構(gòu)，其中灣仔南調(diào)頭隧道段距城軌隧道最小距離約為6.4 m，天一居人行地道段基坑坑底距城軌隧道最小距離約為8.4 m。灣仔南調(diào)頭隧道段基坑開挖深7.5 m，而天一居人行地道段基坑深度為5.1 m。基坑開挖施工必然引起場地土層應(yīng)力場的顯著變化，引起坑底土層隆起變形，進而可能對既有城軌隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。同時，灣仔南調(diào)頭隧道基坑圍護樁與既有盾構(gòu)隧道（大致平行）水平距離較近，其中支護6、7段（鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁）最小水平距離約4 m，支護9、10段（鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁）水平距離約為3.6~4 m，支護11段（采用12 m鋼板樁）鋼板樁樁底距盾構(gòu)隧道邊界約4 m；在天一居基坑鋼板樁（正交與盾構(gòu)隧道處）鋼板樁樁底距盾構(gòu)隧道約為1.5 m。其中，未施工鋼板樁對盾構(gòu)隧道的影響仍存在較大工程風(fēng)險，同時該基坑工程施工與隧道工程施工（含既有盾構(gòu)隧道）存在相互影響的風(fēng)險，應(yīng)引起高度關(guān)注。

3 分析施工步

該次分析的工況設(shè)置為基坑完成坑內(nèi)降水后開挖，該工況包含7個施工步[2]，如表1所示。計算過程中的主要荷載包括自重和施工機械荷載20 kPa。

表1 開挖分析施工步表

4 基坑開挖對珠機隧道的影響

在軟土地區(qū)，基坑開挖過程中的卸荷作用引起了坑外土體產(chǎn)生向坑內(nèi)移動趨勢，從而導(dǎo)致基坑圍護結(jié)構(gòu)發(fā)生水平方向變形，繼而帶動基坑臨近隧道隨著土體位移產(chǎn)生相應(yīng)變形?？油饧扔兴淼酪虻交泳嚯x、基坑開挖深度、支護形式、現(xiàn)場土質(zhì)條件、施工工法等諸多因素的不同，而產(chǎn)生較大差異的響應(yīng)[3]。

該次從珠機隧道結(jié)構(gòu)位移、珠機隧道結(jié)構(gòu)彎矩及軌道近似位移（變形）方面來進行數(shù)據(jù)分析，研究灣仔南調(diào)頭隧道與天一居人行地道共建基坑開挖對既有珠機城軌隧道結(jié)構(gòu)的影響。

4.1 珠機隧道結(jié)構(gòu)位移結(jié)果分析

灣仔南調(diào)頭隧道與天一居人行地道共建基坑開挖過程，珠機隧道Z方向的最大位移值結(jié)果如表2所示。

表2 基坑開挖過程珠機隧道Z方向最大位移值匯總表

由表2可知，由于坑底土體隆起，珠機隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯上浮，且上浮的位移隨著基坑的開挖進程不斷增大。其中，隧道結(jié)構(gòu)Z方向最大位移為8.52 mm，發(fā)生于開挖至基坑坑底時。根據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T 202—2013），各施工過程引起的隧道結(jié)構(gòu)豎向位移接近預(yù)警值10 mm以及小于控制值15 mm，故既有珠機隧道結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

4.2 珠機隧道結(jié)構(gòu)彎矩結(jié)果分析

灣仔南調(diào)頭隧道與天一居人行地道共建基坑開挖過程，珠機隧道的Y方向彎矩極值結(jié)果如表3所示。

表3 基坑開挖過程珠機隧道Y方向彎矩極值匯總表

由表3可知，隨著基坑的開挖進程，珠機隧道結(jié)構(gòu)Y方向的彎矩有增大的趨勢。其中，隧道結(jié)構(gòu)Y方向最大彎矩為365.8 kN·m，發(fā)生于開挖至基坑坑底時。

4.3 軌道近似位移(變形)結(jié)果的分析

該研究以鋪設(shè)鋼軌在盾構(gòu)隧道整體道床頂面鉛垂投影線的位移(變形)，代表軌道近似位移(變形)，分析基坑施工對鋪設(shè)軌道產(chǎn)生的影響。

該次模擬選取臨近基坑北端邊線111 m范圍的城軌隧道作為受不利影響的研究對象，在整體道床頂面鋼軌鉛垂投影線上每隔0.6 m的倍數(shù)提取一個變形值。

基坑開挖至坑底時，整體道床鋼軌軌向位移差值的最大值和估算的相應(yīng)最大軌向變形率均出現(xiàn)在城際左線盾構(gòu)隧道內(nèi)左股鋼軌，最大變形量為0.182 mm，最大軌向變形率為0.0061%。根據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T 202—2013），軌道軌向高差有2 mm的預(yù)警值和4 mm的控制值，可得計算得到的軌道軌向高差小于控制值。

基坑開挖至坑底時，城軌軌道左線的軌道總體橫向位移（變形）最大值為0.191 mm。根據(jù)規(guī)范可知既有珠機隧道結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

5 基坑開挖對圍護結(jié)構(gòu)的影響

在軟土地區(qū)，基坑開挖過程中的卸荷作用引起了坑外土體產(chǎn)生向坑內(nèi)移動趨勢，從而引起基坑圍護結(jié)構(gòu)發(fā)生水平方向變形。該次分析從圍護結(jié)構(gòu)在水平X方向的位移和Y方向上的彎矩來進行數(shù)據(jù)分析，研究灣仔南調(diào)頭隧道與天一居人行地道共建基坑開挖對其圍護結(jié)構(gòu)的影響。

5.1 圍護結(jié)構(gòu)位移結(jié)果分析

灣仔南調(diào)頭隧道與天一居人行地道共建基坑開挖過程，基坑圍護結(jié)構(gòu)的X方向最大位移值結(jié)果如表4所示。

表4 基坑開挖過程圍護結(jié)構(gòu)X方向最大位移值匯總表

由表4可知，隨著基坑的開挖進程，其圍護結(jié)構(gòu)往基坑內(nèi)部發(fā)生明顯位移，且圍護結(jié)構(gòu)X方向的位移不斷增大。其中，圍護結(jié)構(gòu)X方向最大位移為6.48 mm，發(fā)生于開挖至基坑坑底時。根據(jù)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》（DBJ/T15—20—2016）中，各施工過程引起的一級基坑圍護結(jié)構(gòu)水平位移均應(yīng)小于限值30 mm，故基坑圍護結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

5.2 圍護結(jié)構(gòu)彎矩結(jié)果分析

灣仔南調(diào)頭隧道與天一居人行地道共建基坑開挖過程，基坑圍護結(jié)構(gòu)的Y方向彎矩極值結(jié)果如表5所示。

表5 基坑開挖過程圍護結(jié)構(gòu)Y方向彎矩極值匯總表

由表5可知，隨著基坑的開挖進程，基坑圍護結(jié)構(gòu)Y方向的彎矩不斷增大。其中，圍護結(jié)構(gòu)Y方向最大彎矩為223.8 kN·m，發(fā)生于開挖至基坑坑底時。

6 安全防護及危害處理措施

灣仔南調(diào)頭隧道與天一居人行地道共建的基坑項目（以下簡稱“該項目”），主要采用D120@150鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁的圍護止水樁墻。該基坑工程存在以下特點：①局部（鋼板）圍護樁與其正下方隧道正交；②該工程施工誘發(fā)基底隆起及盾構(gòu)隧道產(chǎn)生過度變形等問題的風(fēng)險。該文結(jié)合該工程特點提出了如下安全預(yù)防及危害處理措施建議。

（1）成立由該項目和鄰近既有珠機城際工程項目的業(yè)主、施工方(承建方等)、設(shè)計方、監(jiān)理方，以及監(jiān)控或監(jiān)(檢)測方等組成的項目領(lǐng)導(dǎo)小組，負責(zé)協(xié)調(diào)、應(yīng)急預(yù)案制定、施工風(fēng)險管控等具體工作。

（2）及時進行該項目涉及的既有工程和該項目(既有、待實施)工程的聯(lián)測、核實工作，盡快核對、調(diào)整、補充該工程施工圖設(shè)計中的工程樁、地基加固、土方施工與基坑封底以及基礎(chǔ)等，與鄰近既有城際隧道工程的實際平面圖與空間關(guān)系圖。

（3）加強該項目工程樁的施工風(fēng)險管控。1）在既有盾構(gòu)隧道上方，嚴禁沖孔樁施工。2）對于既有盾構(gòu)隧道側(cè)向鄰近的工程樁施工，工程樁與隧道之間的水平凈間距不小于3.0 m；當(dāng)水平凈間距不滿足隧道保護規(guī)定要求時，相關(guān)方應(yīng)及時協(xié)商并確定能保護鄰近隧道的工程樁施工方案。3）對于既有隧道正上方工程樁，工程樁樁底至隧道結(jié)構(gòu)的最小豎向間距，與隧道結(jié)構(gòu)形式、樁的形式及其施工參數(shù)等有關(guān)；由相關(guān)方基于工程類比、協(xié)商或者試樁等方式，確定工程樁樁底至隧道結(jié)構(gòu)的最小豎向間距。

（4）加強該項目基坑工程的(坑底)地基加固、坑底過度變形等施工風(fēng)險管控。1）坑底下方既有隧道地基加固涉及的隧道上方與兩側(cè)之保護范圍，與地基加固方式及其施工參數(shù)等有關(guān)；由相關(guān)方基于工程類比、協(xié)商或者參照工程樁與隧道之間的水平凈間距不小于3.0 m的保護規(guī)定，確定隧道周圍的保護范圍。2）該項目灣仔南U調(diào)頭隧道的明挖基坑施工，尤其應(yīng)該加強坑底過度變形等施工風(fēng)險管控。采用適當(dāng)留核心土、控制開挖長度或?qū)挾纫约翱焖倏煽糠獾椎燃夹g(shù)措施，控制坑底過度變形誘發(fā)城軌工程相應(yīng)變形風(fēng)險的發(fā)生。

（5）主要借助于對既有城軌隧道的監(jiān)控和巡查，加強該項目施工可能誘發(fā)工程產(chǎn)生過度變形的施工風(fēng)險管控，尤其應(yīng)該高度關(guān)注灣仔南U調(diào)頭隧道的明挖基坑施工風(fēng)險。1）按規(guī)定或協(xié)商約定，在既有城際隧道結(jié)構(gòu)、軌道板等上布置監(jiān)(檢)測斷面，進行收斂變形、沉降、管縫張開等監(jiān)(檢)測。2）加強洞內(nèi)隱患病害的巡查，把控管片結(jié)構(gòu)的滲(漏)水、錯臺、開裂等狀態(tài)的時空變化情況。

（6）制定合理應(yīng)急預(yù)案。針對該項目施工期間，洞內(nèi)難以架設(shè)臨時型鋼支撐加固的客觀情況，可考慮采用洞內(nèi)壓載、洞內(nèi)注漿加固、坑內(nèi)壓載等措施進行隧道保護。

（7）預(yù)防臺風(fēng)暴雨可能誘發(fā)該項目基坑施工風(fēng)險，加強基坑排水措施，杜絕因浸水軟化坑底地層進而誘發(fā)隧道過度變形。

7 結(jié)束語

鑒于該項目實體工程施工的大環(huán)境由“珠機城際鋪軌前的工況”，幾乎不可避免地變更為“珠機城際鋪軌后的工況”的客觀事實，該研究采用Midas/GTS仿真平臺，建立三維計算模型，對灣仔南調(diào)頭隧道與天一居人行地道共建基坑的設(shè)計施工引起的珠機城軌隧道與基坑圍護結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性及土層位移變形特性進行了分析，得到的主要結(jié)論如下：

（1）灣仔南調(diào)頭隧道與天一居人行地道共建基坑開挖過程，由于坑底土體隆起，珠機隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生較明顯的上浮。同時，珠機隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的Z方向的位移極值和Y方向的彎矩極值均小于安全限制，最大管片接縫張開量也小于盾構(gòu)管片接縫張開量的控制值2.0 mm，即基坑開挖過程盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

（2）隨著基坑的開挖進程，基坑圍護結(jié)構(gòu)往基坑內(nèi)部發(fā)生較明顯的位移，同時圍護結(jié)構(gòu)X方向的位移和Y方向的彎矩均不斷增大。但基坑施工引起的圍護結(jié)構(gòu)位移極值小于安全限值，故基坑開挖過程其圍護結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

（3）基坑開挖至坑底時，對軌道的變形影響最大，城軌軌道左線左股的軌向位移(變形)最大，總體最大位移為0.182 mm，預(yù)估最大軌向變形率為0.0061%；城軌軌道左線的軌道橫向位移(變形)最大值為0.191 mm。均小于規(guī)范中2 mm的預(yù)警值和4 mm的控制值，故既有珠機隧道結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

（4）建議制定合理應(yīng)急預(yù)案，針對灣仔南調(diào)頭隧道與天一居人行地道施工期間城軌隧道洞內(nèi)難以架設(shè)臨時型鋼支撐加固的客觀情況，可考慮采用洞內(nèi)壓載、洞內(nèi)注漿加固、坑內(nèi)壓載等措施進行隧道保護。

（5）為保證下穿車行隧道與人行地道共建順利推進，基坑明挖施工時尤其要加強坑底過度變形等施工風(fēng)險管控。采用適當(dāng)留核心土、控制開挖長度或?qū)挾纫约翱焖倏煽糠獾椎燃夹g(shù)措施，控制坑底過度變形誘發(fā)城軌工程相應(yīng)變形風(fēng)險的發(fā)生。