基坑開(kāi)挖引起下方地鐵隧道位移的控制措施

1、解決方案示范文本 | Excellent Model Text 資料編碼：CYKJ-FW-142編號(hào)：_基坑開(kāi)挖引起下方地鐵隧道位移的控制措施審核：_時(shí)間：_單位：_基坑開(kāi)挖引起下方地鐵隧道位移的控制措施用戶(hù)指南：該解決方案資料適用于為完成某項(xiàng)目而進(jìn)行的活動(dòng)或努力工作過(guò)程的方案制定，通過(guò)完善工作思路，在正常運(yùn)行中起到指導(dǎo)作用，包括確定問(wèn)題目標(biāo)和影響范圍、分析問(wèn)題并提出解決方案和建議、成本計(jì)劃和可行性分析、實(shí)施和跟進(jìn)。可通過(guò)修改使用，也可以直接沿用本模板進(jìn)行快速編輯。1、引言基坑開(kāi)挖卸載必然引起下方已有建筑物的位移，對(duì)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.控制上方卸荷對(duì)下方已有

2、建筑物的影響以及合理選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(gè)難題。上海東方路下立交工程基坑開(kāi)挖位于已運(yùn)營(yíng)的地鐵隧道二號(hào)線之上。在地鐵隧道上方開(kāi)挖寬達(dá)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(kāi)挖不能滿(mǎn)足地鐵隧道的容許變形要求，故采用考慮時(shí)空效應(yīng)的施工方法進(jìn)行開(kāi)挖?；娱_(kāi)挖必然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(kāi)挖深度）、卸荷模量、開(kāi)挖方式（時(shí)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(kāi)挖卸載對(duì)下臥隧道的影響，并提出控制措施，取得了

3、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(jiàn)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(guò)，自北向南依次為明珠線二期、地鐵二號(hào)線及規(guī)劃地鐵R4線區(qū)間隧道（見(jiàn)圖2）。工程范圍全長(zhǎng)600m.其中N1、N2分段位于正在運(yùn)營(yíng)中的地鐵二號(hào)線上方，施工過(guò)程中必須對(duì)地鐵線進(jìn)行保護(hù)。運(yùn)營(yíng)地鐵二號(hào)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.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(yùn)行中地鐵二號(hào)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(guò)加固軟弱地基，提高土體

4、強(qiáng)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，-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(dòng)或遇到水，極容易液化，進(jìn)而引起基坑塌方，造成事故。我們對(duì)這三層土也進(jìn)行加固，注入了大量水泥漿，提高了土層的土體強(qiáng)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(shí)，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(guò)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

5、樁”的等效半徑和樁長(zhǎng)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(jiàn)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(shì)，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(jìn)行深層攪拌樁施工是控制隧道隆起值的有效途徑。進(jìn)行大面積深層攪拌樁加固時(shí)，在不同打樁條件下，上下行線底隆起值比較見(jiàn)圖4.下、上行線隧道實(shí)測(cè)值分別是在N1區(qū)、N2區(qū)（如圖2）深層攪拌樁施工過(guò)程中，下（上）行線隧道的實(shí)測(cè)隆起值。上下行線隧道隆起實(shí)測(cè)值相差如此

6、大（其相對(duì)隧道位置、樁長(zhǎng)、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。（1）充分利用遮攔效應(yīng)由于在下行線隧道外側(cè)已經(jīng)打了一排遮攔樁，遮攔樁施工完畢到靠近遮攔樁的深層攪拌樁施工已有20d左右的時(shí)間，遮攔結(jié)構(gòu)達(dá)到了比較高的強(qiáng)度，水泥土和型鋼形成一個(gè)整體，能承受一定的水平荷載；而上行線隧道外側(cè)的遮攔樁施工完畢到靠近遮攔樁的深層攪拌樁施工只有3d，水泥土還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到強(qiáng)度，其遮攔效果不好。（2）控制連續(xù)成樁數(shù)量N1區(qū)的深層攪拌樁每天施工714根，共施工了11d，而N2區(qū)相同樁數(shù)的深層攪拌樁只施工了3d，幾乎是連續(xù)施工。由于隧道的變形主要是由深層攪拌樁施工產(chǎn)生的孔隙水壓力引起，N1區(qū)攪拌樁的

7、施工速度很慢，先前打樁產(chǎn)生的部分孔隙水壓力已經(jīng)消散，因而隧道的隆起值較N2區(qū)施工時(shí)的小得多。N2區(qū)的深層攪拌樁幾乎是連續(xù)成樁，其產(chǎn)生的超孔隙水壓力來(lái)不及消散，隧道隆起較大。（3）隧道上方加固在地鐵隧道兩側(cè)進(jìn)行抗拔樁施工前，先在隧道上半圓環(huán)圈采用雙液注漿加固，雙液注漿厚度1m.雙液分別為A液和B液，A液為水水泥膨潤(rùn)土外摻劑=0.71.00.030.03，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥；B液為水玻璃；A液B液=11.地基加固的作用：首先，增大土體的C、值，增大土體的彈性模量，使得基床系數(shù)k增大，進(jìn)而使得隧道縱向彈性特征值增大，從而隧道的變形減??；其次，加固體形成的整體性很好的空間厚板體系，在打樁產(chǎn)

8、生擠土作用時(shí)，增大土體對(duì)隧道的約束，從而可以有效地限制隧道的隆起。合理安排打樁順序，先在地鐵隧道上方進(jìn)行地基加固，然后打靠近隧道的深層攪拌樁（內(nèi)插型鋼）作為遮攔結(jié)構(gòu)，利用先打樁自身的遮攔作用，可以減小隧道的隆起值。在N1區(qū)施工之前，在隧道上半圓環(huán)圈采用雙液注漿加固，加固已有25d左右的時(shí)間，而在N2區(qū)深層攪拌樁施工前，下行線隧道上方?jīng)]有進(jìn)行加固。隧道上方加固提高土體的強(qiáng)度，增大了土體對(duì)隧道的約束，從而可以有效地限制隧道的隆起?？梢悦黠@看出，采取上述打樁措施具有很好的效果，可以減小攪拌樁施工引起隧道的變形。3.3基坑土體分層、分條開(kāi)挖基坑開(kāi)挖前對(duì)施工范圍內(nèi)土體（包括坑內(nèi)土體、坑底土體及隧道周邊土

9、體）進(jìn)行加固，使土體具備自立性，以利土體開(kāi)挖。待坑內(nèi)土體、坑底土體及隧道周邊土體、卸載抗拔樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度（底板以上土體強(qiáng)度達(dá)到1.0MPa，底板以下土體強(qiáng)度達(dá)到1.2MPa）后才進(jìn)行開(kāi)挖。N1、N2兩個(gè)基坑均長(zhǎng)約26m，寬18.1m，與地鐵二號(hào)線近于垂直，出于保護(hù)地鐵線，不能按照常規(guī)方法進(jìn)行土方開(kāi)挖，必須考慮分層、分小段、分條開(kāi)挖。（1）分層開(kāi)挖基坑深達(dá)6.5m，不應(yīng)一次開(kāi)挖到底，一次大面積卸荷會(huì)使得地鐵隧道的回彈量過(guò)大，超過(guò)地鐵保護(hù)的要求限制。對(duì)于N1段，因?yàn)榧庸痰臅r(shí)間相對(duì)較短，坑內(nèi)土體的強(qiáng)度相對(duì)較小，故分4層開(kāi)挖，上面的3層（D1、D2、D3）采用整體挖除（圖5），下面的一層分條開(kāi)挖。破土

10、削掉0.5m土層D1，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在控制范圍以?xún)?nèi)再挖D2層，D2層厚1m，地鐵隧道回彈量為0.75mm，而后挖D3，D3層厚2m，地鐵隧道回彈量為1.98mm，很明顯，大面積卸荷時(shí)，卸荷量對(duì)地鐵隧道的影響非常的大。N2段一方面由于土體加固的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，坑內(nèi)土體的強(qiáng)度也就相對(duì)較大，另一方面受實(shí)際的施工條件和工期的限制，決定分三層開(kāi)挖（圖6），一二兩層為一次性挖除，第三層分條開(kāi)挖，相應(yīng)調(diào)整了每層開(kāi)挖土體的厚度，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示地鐵隧道的回彈量完全在控制的范圍內(nèi)。（2）分條開(kāi)挖以前楊高路下立交開(kāi)挖基坑的分條方式為土條的中線與地鐵隧道基本平行，開(kāi)挖時(shí)地鐵隧道的回彈較大。本工程施工中，為減小各條土體開(kāi)挖對(duì)地鐵

11、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(kāi)挖會(huì)對(duì)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)支撐為了減少基坑暴露時(shí)間，按照設(shè)計(jì)要求，土方開(kāi)挖分段、分層、分小段，并限時(shí)完成每小段的開(kāi)挖、開(kāi)挖后加支撐12道，縱向間距4m。3.4監(jiān)測(cè)及信息化施工隧道上方的基坑開(kāi)挖是高風(fēng)險(xiǎn)性工程，下立交通道底離運(yùn)營(yíng)地鐵隧道頂最近只有2.8m，運(yùn)營(yíng)地鐵隧道的變形控制要求極高，因此跟蹤監(jiān)測(cè)十分重要。東方路下立交工程中采用了自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行信息化施工技術(shù)。地基加固和基坑開(kāi)挖期間，根據(jù)大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用理論和數(shù)值反分析工具預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)下一步施工引起隧道位移，隨時(shí)掌握隧道位移情況，及時(shí)預(yù)報(bào)施工中出