基坑開挖引起下方地鐵隧道位移的控制措施

1、基坑開挖引起下方地鐵隧道位移的控制措施                        摘要在進行上海東方路下立交工程大面積深基坑開挖期間,須嚴(yán)格控制由于上方基坑開挖卸載引起的地鐵隧道的位移量,才能保證下方地鐵二號線的正常運營。從施工工藝的角度分析了開挖卸載對下臥隧道的影響,提出了減小隧道位移的施工措施。關(guān)鍵詞地鐵隧道基坑開挖位移控制 1 引言

2、60;     基坑開挖卸載必然引起下方已有建筑物的位移,對下方建筑物的使用功能和安全性產(chǎn)生影響甚至造成嚴(yán)重危害1?？刂粕戏叫逗蓪ο路揭延薪ㄖ锏挠绊懸约昂侠磉x擇控制地下建筑物位移的工藝,保證下方建筑物的正常使用,成為工程界急需解決的一個難題。      上海東方路下立交工程基坑開挖位于已運營的地鐵隧道二號線之上。在地鐵隧道上方開挖寬達18m、深6.5m的深基坑工程,基坑坑底距隧道頂部的最近距離只有2.8m。常規(guī)的大面積開挖不能滿足地鐵隧道的容許變形要求,故采用考慮時空效應(yīng)的施工方法進行開挖?；娱_挖必然

3、引起下方建筑物的位移,下方建構(gòu)筑物位移量的大小與許多因素有關(guān)24,如:基坑卸荷量(開挖深度)、卸荷模量、開挖方式(時空效應(yīng))等等。然而,下方建筑物所允許的位移量是非常小的。我們從施工工藝上分析開挖卸載對下臥隧道的影響,并提出控制措施,取得了成功。2 工程概況      東方路下立交工程位于上海東方路、世紀(jì)大道和張楊路交叉口(見圖1)。下立交工程下方有已建及規(guī)劃建設(shè)的3條軌道交通線穿過,自北向南依次為明珠線二期、地鐵二號線及規(guī)劃地鐵R4線區(qū)間隧道(見圖2)。工程范圍全長600m。其中N1、N2分段位于正在運營中的地鐵二號線上方,施工過程中必須對地

4、鐵線進行保護。運營地鐵二號線隧道距地道底板最近處為2.8m,隧道大多位于灰色淤泥質(zhì)黏土中。工程地質(zhì)特性見表1。3 減小隧道位移的施工控制措施3.1  加固地基      為了確保下立交工程的施工安全,也確保運行中地鐵二號線的安全,本基坑工程采用了水泥攪拌樁加固、三重管高壓旋噴樁加固和雙液注漿加固。通過加固軟弱地基,提高土體強度,防止土體液化,從而增加基坑的抗浮性能,提高基坑的穩(wěn)定,減小坑底的回彈及下方隧道的隆起變形。      -1層為灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,飽和,含水量50%,土質(zhì)不均,

5、-2、-3層為粉土和粉質(zhì)黏土,土層也飽和,該三層土層正好在下立交底板的位置。在施工期間,如果這三層土受到擾動或遇到水,極容易液化,進而引起基坑塌方,造成事故。我們對這三層土也進行加固,注入了大量水泥漿,提高了土層的土體強度和密度以及回彈模量。3.2 施作攪拌樁      在隧道上方攪拌樁施工時,攪拌樁施工的卸荷量也受攪拌樁的水灰比和注漿量的影響,通過調(diào)整注漿量和控制水灰比可以調(diào)整卸荷量。并且根據(jù)攪拌樁的擠土效應(yīng)的力學(xué)模型,深層攪拌樁的擠土效應(yīng)與貫入的“泥漿樁”的等效半徑和樁長有關(guān),控制注漿量和控制水灰比可以調(diào)整“泥漿樁”的等效半徑,從而控制攪拌

6、樁的擠土效應(yīng)。      下行線隧道兩側(cè)分別連續(xù)施作了2根、6根、21根深層攪拌樁,其隧道隆起增量值見圖3。隧道隆起增量值隨著連續(xù)成樁數(shù)量的增加呈現(xiàn)增加的趨勢,但并不是線性增加,而是逐漸地減緩。從圖3可以看出,減少每次連續(xù)成樁數(shù)量,待打樁產(chǎn)生的孔隙水壓力部分消散后繼續(xù)進行深層攪拌樁施工是控制隧道隆起值的有效途徑。      進行大面積深層攪拌樁加固時,在不同打樁條件下,上下行線底隆起值比較見圖4。下、上行線隧道實測值分別是在N1區(qū)、N2區(qū)(如圖2)深層攪拌樁施工過程中,下(上)行線隧道的實測隆起

7、值。上下行線隧道隆起實測值相差如此大(其相對隧道位置、樁長、等效樁數(shù)相同)的主要原因是下行線隧道邊加固采取了下列措施。      以前楊高路下立交開挖基坑的分條方式為土條的中線與地鐵隧道基本平行,開挖時地鐵隧道的回彈較大。本工程施工中,為減小各條土體開挖對地鐵隧道的影響,基坑土條與隧道成斜交,如圖7所示,基本垂直。這種分條方式相當(dāng)于土條中只有一部分土體開挖會對隧道回彈產(chǎn)生較大的影響,同楊高路下立交相比,相當(dāng)于減小了地鐵隧道上部的卸荷量,從而使得隧道的回彈量小些。 (3)加設(shè)支撐      為了減

8、少基坑暴露時間,按照設(shè)計要求,土方開挖分段、分層、分小段,并限時完成每小段的開挖、開挖后加支撐12道,縱向間距4m。3.4 監(jiān)測及信息化施工      隧道上方的基坑開挖是高風(fēng)險性工程,下立交通道底離運營地鐵隧道頂最近只有2.8m,運營地鐵隧道的變形控制要求極高,因此跟蹤監(jiān)測十分重要。東方路下立交工程中采用了自動監(jiān)測系統(tǒng),進行信息化施工技術(shù)。      地基加固和基坑開挖期間,根據(jù)大量的監(jiān)測數(shù)據(jù),利用理論和數(shù)值反分析工具預(yù)測預(yù)報下一步施工引起隧道位移,隨時掌握隧道位移情況,及時預(yù)報施工中出現(xiàn)的問題,信息化指導(dǎo)施工。4 控制效果      在東方路下立交工程的施工過程中,緊密結(jié)合工程,提出基坑施工對下方運營地鐵隧道變形的控制方法,解決了隧道上方近距離基坑開挖的施工這一國內(nèi)外罕見的技術(shù)難題,成功地將運營地鐵隧道的位移控制在20mm之內(nèi)。運營地鐵隧道下行線最終隆起12.25mm,上行線最終隆起11.79mm,確保了地鐵的運營安全。 參考文獻1 吉茂杰.地鐵隧道上方基坑施工影響研究：學(xué)位論文.上海：同濟大學(xué)，20002 陳永福.深基坑開挖回彈計算的探討.見：首屆全國巖土工程博士學(xué)術(shù)討論會論文集.上海：同濟大學(xué)出版社，1991