魏新立

（中鐵十四局集團(tuán)大盾構(gòu)工程有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

明挖基坑作為隧道主要的施工工藝，不可避免會(huì)遇到上穿既有隧道的施工環(huán)境，既有隧道上部荷載的變化和施工過程中的振動(dòng)及壓力將對(duì)其造成不利影響，有可能導(dǎo)致既有隧道發(fā)生上浮、橫移及變形。本文基于工程實(shí)例，分析明挖基坑上穿既有地鐵隧道施工過程中，采取有效措施控制地鐵隧道的位移和變形。

1 工程概況

1.1 工程與地鐵保護(hù)對(duì)象相對(duì)關(guān)系

該項(xiàng)目為艮山東路過江隧道，主線工程全長(zhǎng)4616m。其中，隧道段4462.26m，路基段153.74m，設(shè)風(fēng)塔2 座，管理中心1 座。艮山東路過江隧道工程上跨杭州地鐵1 號(hào)線云水站—下沙江濱站區(qū)間，交叉段與地鐵隧道接近呈90o正交，主線隧道交叉段基坑開挖深度9.6～9.8m，坑底距離地鐵隧道最小凈距約5.2m。

1.2 水文與地質(zhì)情況

根據(jù)鉆探揭露及經(jīng)原位測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，依據(jù)工程特性及成因條件，將場(chǎng)區(qū)地基劃分為13 個(gè)工程地質(zhì)層、34 個(gè)工程地質(zhì)亞層及5 個(gè)工程地質(zhì)夾層，如圖1 所示。

圖1 地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析

1.3 施工中的重、難點(diǎn)

地鐵隧道變形控制是該工程重、難點(diǎn)，對(duì)隧道的變形控制要解決以下幾個(gè)問題：

第一，隧道上方土體卸荷比不可過大；第二，增強(qiáng)隧道上部及兩個(gè)土體的強(qiáng)度；第三，控制施工過程中對(duì)隧道的壓力和振動(dòng)；第四，防止隧道在施工及運(yùn)行過程中發(fā)生上浮。

2 專項(xiàng)方案

為控制隧道變形采用了以下四種措施結(jié)合進(jìn)行：第一，上方基坑土體進(jìn)行MJS 加固處理，增強(qiáng)隧道上方土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；第二，隧道兩側(cè)及隧道中間設(shè)置MJS 加固和圍護(hù)樁形成門式框架結(jié)構(gòu)抑制隧道變形；第三，增加了抗拔樁防止隧道因荷載變化而上??；第四，基坑采用分坑分塊開挖，減小大面積開挖對(duì)地鐵隧道的影響。施工過程中嚴(yán)格控制MJS 旋噴樁、鉆孔樁、土方開挖等高程、深度和垂直度等；此外，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置尤為重要，是防止發(fā)生事故的重要的手段。施工順序?yàn)椋簩?duì)地鐵隧道上方、兩側(cè)、中間土體進(jìn)行MJS 加固—分坑圍護(hù)樁和抗拔樁—分坑分層開挖—混凝土支撐、鋼支撐—主體結(jié)構(gòu)施工—回填[1]。

2.1 MJS 土體加固

MJS 工法在傳統(tǒng)高壓噴射注漿工藝的基礎(chǔ)上，采用了獨(dú)特的多孔管和前端造成裝置，實(shí)現(xiàn)了孔內(nèi)強(qiáng)制排漿和地內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)，并通過調(diào)整強(qiáng)制排漿量來控制地內(nèi)壓力，使深處排泥和地內(nèi)壓力得到合理控制，由于地內(nèi)壓力的穩(wěn)定減小了施工中出現(xiàn)的各種變形，減小對(duì)周邊管線及建構(gòu)筑物的影響。施工過程中嚴(yán)格控制加固深度，避免注漿壓力影響既有地鐵隧道。

基坑工程采用灌注樁圍護(hù)加MJS（2400@1800，樁長(zhǎng)13.3～27m）做止水帷幕，既有地鐵上方基坑采用MJS 滿堂加固（2400@1800，樁長(zhǎng)3.5～4.22m），兩側(cè)采用MJS 門式加固（2400@1800，樁長(zhǎng)17.29～17.69m和1400@1000，樁長(zhǎng)17.52m）。為避免MJS 的注漿壓力對(duì)隧道產(chǎn)生影響，將隧道兩側(cè)門式加固的頂部及底部3.2m 設(shè)計(jì)為全圓樁型，剩余部分設(shè)計(jì)為半圓樁型，背向隧道成樁。先進(jìn)行MJS 土體加固，再施工灌注樁，如圖2 所示。

圖2 MJS 土體加固范圍

2.2 增加抗拔樁數(shù)量

明挖隧道與既有地鐵隧道交叉段抗拔樁驗(yàn)算結(jié)果如表1 所示。

表1 抗拔樁驗(yàn)算

根據(jù)計(jì)算，此段需要設(shè)置抗拔樁，在該段設(shè)置28根Φ1200、長(zhǎng)度20m 的抗拔樁。

2.3 分坑分塊開挖

基坑采用分坑分塊開挖，降低卸荷比，減小大面積開挖對(duì)地鐵隧道的影響，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁和MJS 滿堂加固結(jié)合的形式。主線隧道上方基坑圍護(hù)采用MJS＋800mm 鉆孔灌注樁的圍護(hù)型式，如此形成門式框架結(jié)構(gòu)抑制隧道位移和變形，分塊方式見圖3，開挖順序?yàn)锳1—A2—A3—A4—B。交叉段坑內(nèi)設(shè)置疏干降水，坑外設(shè)置應(yīng)急降水井[2]。

圖3 分塊分坑平面布置圖

2.4 隧道內(nèi)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

結(jié)合實(shí)際工程質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)需求，該工程中的隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：水平位移、豎向位移、收斂變形、裂縫寬度、道床與軌道變位。當(dāng)采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)時(shí)，另外，頻率不低于1 次/4 天，其余情況則不低于1 次/1 天。隧道50m 保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行基坑施工前開始地鐵保護(hù)監(jiān)測(cè)，待隧道完成后，仍需以不低于1 次/2 天的頻率保持監(jiān)測(cè)，持續(xù)時(shí)間不小于30 天，監(jiān)測(cè)時(shí)間應(yīng)根據(jù)隧道變形穩(wěn)定情況酌情延長(zhǎng)。監(jiān)測(cè)單位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)與外部作業(yè)時(shí)序一致，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能真實(shí)反映外部施工作業(yè)的影響規(guī)律，可根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案及施工措施。相關(guān)單位應(yīng)收集地鐵結(jié)構(gòu)變形等相關(guān)資料，分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，共享相關(guān)工程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)第一時(shí)間內(nèi)到達(dá)相關(guān)單位。

3 過程控制及結(jié)論

在施工過程中，應(yīng)按照方案的要求嚴(yán)格控制MJS的標(biāo)高、垂直度和注漿壓力等，控制鉆孔灌注樁的標(biāo)高和垂直度等。

3.1 MJS 質(zhì)量控制

MJS 工法樁，樁徑?2400，擬采用P.O42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥摻量不低于40%，水灰比1∶0，施工參數(shù)見表2。

表2 MJS 施工技術(shù)參數(shù)

表2續(xù)表

試樁施工過程中，按照表3 進(jìn)行質(zhì)量檢查和控制工作。

表3 質(zhì)量檢查表

引孔垂直度是控制旋噴樁偏差的關(guān)鍵，引孔必須滿足1/200 要求，在引孔過程中需確保鉆機(jī)水平狀態(tài)及鉆桿垂直，引孔采用導(dǎo)向鉆頭，鉆孔定位后采用全站儀進(jìn)行垂直度復(fù)核，確保滿足要求。

下桿之前對(duì)鉆頭的地內(nèi)壓力傳感器進(jìn)行測(cè)試、校核。施工過程中利用信息化設(shè)備全程對(duì)地內(nèi)壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以有效保證8h 內(nèi)地內(nèi)壓力數(shù)據(jù)情況可回溯。成孔機(jī)械在成孔作業(yè)過程中，實(shí)際成孔深度每根鉆桿都進(jìn)行測(cè)量復(fù)核，避免對(duì)地鐵管片產(chǎn)生不良影響。

3.2 施工過程位移監(jiān)測(cè)

根據(jù)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T202—2013）中城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全控制指標(biāo)值的控制要求，見表4。

表4 城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全控制指標(biāo)值

施工過程中上行線水平位移和豎直位移的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)匯總?cè)鐖D4 所示。

圖4 上行線水平位移和豎直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布曲線圖(FC1-1 為上行線水平位移，F(xiàn)C1-2 為豎直位移)

3.3 結(jié)論

從圖中可以得出，施工過程中，既有地鐵隧道位移在相關(guān)規(guī)范要求之內(nèi)，施工滿足要求，此專項(xiàng)方案切實(shí)可行有效。

4 結(jié)語

近些年，隨著城市發(fā)展的不斷推進(jìn)，地下空間利用率也在逐步提升，大量的軌道交通成為了利用地下空間的主要工程。針對(duì)當(dāng)前的明挖基坑上跨既有運(yùn)營地鐵隧道施工項(xiàng)目來講，必須要結(jié)合具體的施工現(xiàn)場(chǎng)情況分析多種影響因素，打造全過程控制體系，落實(shí)好自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。本文中MJS 施工工法在基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)施工中具有較強(qiáng)的應(yīng)用效率，能夠有效減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，提升基坑穩(wěn)定性，從而為工程提供良好的安全保障。