淺埋地鐵隧道上方的地下結(jié)構(gòu)快速施工技術(shù)

上海建工集團(tuán)股份有限公司總承包部 上海 200080

1 工程概況

上海靜安區(qū)大中里項(xiàng)目46#地塊面積約4 300 m2，其中深基礎(chǔ)范圍（A區(qū)）基坑開(kāi)挖深度為3.95～4.55 m，面積約3 810 m2；淺基礎(chǔ)范圍（B區(qū)）基坑開(kāi)挖深度為1.55 m，面積約350 m2，其中A區(qū)的底板施工為本文的論述依據(jù)（圖1）。

圖1 46#地塊平面示意

2 隧道變形情況及分析

盾構(gòu)隧道上方基坑施工一方面造成隧道上方卸載，誘發(fā)隧道上隆，另一方面在基坑內(nèi)外兩側(cè)沿隧道縱向、橫向形成偏壓，從而導(dǎo)致盾構(gòu)結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻變形。

（a）基坑開(kāi)挖土體卸荷使地鐵隧道下部土體隆起，隧道隨之隆起；

（b）由于軟土特有的流變性，使得基坑開(kāi)挖卸荷越快，基坑暴露時(shí)間越長(zhǎng)，基坑的穩(wěn)定性就越低，對(duì)基坑下部地鐵隧道的安全就越不利；

（c）基坑工程降水引起地下水位變化，地下水浮力隨之改變，這也會(huì)引起地鐵隧道隆起；

（d）基坑周邊地面道路行駛車輛的動(dòng)載、場(chǎng)地施工機(jī)械和材料的靜載等，會(huì)增加基坑下方地鐵盾構(gòu)隧道的隆起量。

46#地塊首層板早已澆筑完成，同時(shí)上部結(jié)構(gòu)將于5月份封頂，這段時(shí)間里地鐵隧道的隆沉數(shù)據(jù)穩(wěn)定，有一定的回落趨勢(shì)。

經(jīng)過(guò)觀察分析，地鐵正上方每塊實(shí)際開(kāi)挖時(shí)間對(duì)隆沉的影響并不大，由于施工要保證在23：00至次日6：00之間完成，所以每天的基坑裸露時(shí)間相差無(wú)幾，只有非地鐵正上方分塊開(kāi)挖時(shí)基坑裸露時(shí)間較長(zhǎng)，其施工最好不要幾個(gè)分塊連續(xù)進(jìn)行，易產(chǎn)生隆起達(dá)到報(bào)警值的情況，影響地鐵隧道安全。

綜合以上分析，并且考慮46#地塊的實(shí)際情況，認(rèn)為底板施工對(duì)隧道變形影響的主要原因有：

（a）基坑開(kāi)挖引起土體卸載，從而導(dǎo)致隧道下方土體隆起，致使隧道隆起；

（b）土體一經(jīng)開(kāi)挖，隧道將產(chǎn)生持續(xù)變形；

（c）兩側(cè)土體的開(kāi)挖施工會(huì)引起隧道隆起的加劇；

（d）基坑周邊所有對(duì)坑邊形成壓載的車輛或材料均會(huì)引起坑底隆起，從而導(dǎo)致隧道隆起變形；

（e）各分塊之間相互影響，最大隆起點(diǎn)隨著底板分塊施工的變化而變化，當(dāng)?shù)装逍纬烧w后抵抗隆起能力變強(qiáng)。

3 施工技術(shù)措施[1-7]

3.1 土體加固

根據(jù)Winkler的理論，如果對(duì)基坑底部及隧道周邊土體進(jìn)行加固，可以提高土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，增大地基土的基床系數(shù)，進(jìn)而減小隧道的變形。現(xiàn)場(chǎng)土體加固如圖2所示。

圖2 46#地塊剖面及土體加固示意

3.2 采用抗拔樁

在運(yùn)營(yíng)地鐵隧道兩側(cè)設(shè)置抗拔樁并使其與底板有效連接后，就相當(dāng)于在地鐵隧道周圍加了一道保護(hù)箍，限制了隧道和周圍土體的變形。

本工程采用的SMW工法的深層攪拌樁對(duì)地鐵影響較小，并且土體加固也采用深層攪拌樁方法，便于統(tǒng)一施工。實(shí)際工程中，位于隧道上方的各分塊底板施工時(shí)，兩端須與工程樁連接，共同抵抗隧道的上浮，抗拔樁示意見(jiàn)圖2。

3.3 施工過(guò)程中對(duì)隧道變形全方位監(jiān)控

除了上述措施外，對(duì)隧道全方位監(jiān)控也是一個(gè)十分必要的施工技術(shù)措施。加強(qiáng)監(jiān)控頻率，提高監(jiān)控報(bào)警值要求，防患于未然，確保工程施工中地鐵結(jié)構(gòu)的安全。確保地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)施絕對(duì)沉降量及水平位移量≤20 mm，隧道變形曲線的曲率半徑≥15 000 m，相對(duì)彎曲≤1/2 500。若檢測(cè)結(jié)果顯示變形過(guò)大，則應(yīng)及時(shí)調(diào)整分塊大小，減小每次開(kāi)挖的卸載量，確保地鐵設(shè)施的安全。

3.4 合理的分區(qū)分塊和施工順序

在底板施工過(guò)程中，分區(qū)分塊合理與否直接影響了開(kāi)挖過(guò)程中坑底隆起的程度，分塊過(guò)大過(guò)寬，易導(dǎo)致每次開(kāi)挖隆起過(guò)大，分塊過(guò)小，又會(huì)拖延工期。此外，施工順序也對(duì)底板施工過(guò)程中坑底隆起變形產(chǎn)生一定的影響，從一頭直接按分塊開(kāi)挖到另一頭，這種做法如不壓載會(huì)導(dǎo)致坑底中心變形隆起過(guò)大，從最簡(jiǎn)單的縱斷面考慮，單位均布荷載下，跨中撓度隨著跨度的增加而增大。本工程中46#地塊開(kāi)挖和底板施工過(guò)程中，每1 個(gè)小分塊都是在經(jīng)過(guò)計(jì)算保證每次隆沉大小的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)的，同時(shí)施工順序也是經(jīng)過(guò)理論分析后進(jìn)行安排的。

4 經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)

大中里項(xiàng)目46#地塊現(xiàn)底板施工完成，至今為止，施工單位通過(guò)調(diào)整施工方案、控制開(kāi)挖挖土?xí)r間、縮短放鋼筋籠時(shí)間與加強(qiáng)各環(huán)節(jié)的銜接性，盡可能提早了澆筑底板混凝土的時(shí)間，有效控制了隧道的隆沉和變形，保證了地鐵隧道的累積隆沉值和收斂變形大小滿足相關(guān)要求。

在底板施工過(guò)程中，有以下幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)：

（a）建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位和施工單位必須要深刻認(rèn)識(shí)和充分重視工程的風(fēng)險(xiǎn)性，以此來(lái)保證施工安全和地鐵運(yùn)營(yíng)安全；

（b）上海軟土的特性導(dǎo)致基坑暴露時(shí)間越長(zhǎng)，底板施工過(guò)程對(duì)隧道的隆沉和變形影響就越大；

（c）對(duì)隧道上方即將施工的土體進(jìn)行全面加固，并對(duì)隧道周邊采用門式加固，此外采用抗拔樁設(shè)計(jì)，這是控制隧道隆起的一種較為有效并極為重要的手段；

（d）嚴(yán)格控制單塊土體的施工時(shí)間是十分重要的，但也要盡可能的縮短整個(gè)工程的施工工期。盡管在施工過(guò)程中各施工工序之間的搭接良好，縮短了單塊的施工時(shí)間，控制了隧道隆起變形，但數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)表明，一旦開(kāi)挖土體，縱然底板施工完畢，隧道也將隨之產(chǎn)生持續(xù)變形，因此，在條件許可的情況下，盡量保證連續(xù)高速施工；

（e）不同塊體施工會(huì)引起相鄰塊體下方隧道的持續(xù)隆起變形，隧道變形持續(xù)到結(jié)構(gòu)完成后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間；

（f）隧道兩側(cè)土體的開(kāi)挖施工會(huì)加劇隧道的隆起，因此，非隧道正上方土方開(kāi)挖及結(jié)構(gòu)施工也應(yīng)盡可能縮短時(shí)間；

（g）利用自動(dòng)化即時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)掌握隧道變形情況，對(duì)監(jiān)控施工過(guò)程、保證地鐵運(yùn)營(yíng)安全十分重要。

綜上所述，類似工程必須保證有絕對(duì)認(rèn)真負(fù)責(zé)的全過(guò)程監(jiān)控，時(shí)刻了解地鐵隧道的變形情況，知己知彼，嚴(yán)格控制加固土質(zhì)量，底板施工嚴(yán)格控制施工時(shí)間，只有這樣，才能保證施工和地鐵運(yùn)營(yíng)的安全。