淺談下穿隧道深基坑的變形控制措施

徐臣

摘 要：伴隨著我國經濟的快速發展，汽車保有量逐年攀升，城市交通壓力也越來越大，為緩解日趨嚴重的城市交通擁堵，各大中城市的交通網均朝著空中和地下兩個維度延伸，下穿隧道是一個即方便實用又環境友好的交通設施，被很多地方的快速化交通系統所采用，本文僅就某市快速化道路的下穿隧道工程施工過程中的基坑變形控制做一簡單的闡述。

關鍵詞：下穿隧道；深基坑；圍護結構；變形控制

一、項目簡述

常熟市三環路快速化改造工程，是常熟市的環城立體交通體系，其中三環路與黃河路交叉口，采取主體三層的立體交通系統：空中為高架系統，地面為平交路口，地下為下穿隧道。

黃河路隧道全長730m，隧道橫斷面為雙向六車道，采用單箱雙孔結構，基坑最大開挖寬度28.4m，最大開挖深度約9.5m，基坑安全等級為一級，基坑重要性系數為1.1。

隧道采用明挖順筑法施工，挖深≤1.5m采用放坡開挖，挖深1.5～3m采用Φ850三軸水泥攪拌樁重力式擋墻，挖深>3m采用Φ850SMW工法樁圍護，攪拌樁中間插入700×300的H型鋼，基坑內設置一～三道支撐，第一道支撐為鋼筋混凝土支撐，第二、三道為Φ609鋼管支撐。

為了確保隧道工程的順利完成并投入使用，避免施工過程中隧道基坑出現超限變形，針對變形控制進行了系統的分析與研究，并針對性的采取措施，起到了很好的施工效果和效益。

二、現狀調查

黃河路是常熟市區域港區的最主要通道，交通流量巨大，因隧道施工區域處于現有道路中央，施工期間在作業面兩側分別修筑了單向兩車道的交通便道。同時，隧道上部垂直相交的橋梁為49m+72m+49m掛籃施工段，掛籃主墩距離基坑的最小凈距僅4.5m。

常熟地處長江下游，地下水位高，僅為地表以下0.5m。全線地質成分復雜，土層穩定性不一，地質突變明顯，局部地區存在軟土地基，因此圍護施工及開挖施工需要克服惡劣的地質環境，圍護結構施工質量要求較高，技術難度較大。

施工過程中必須嚴格控制土層擾動帶來的地面沉降、基坑變形等，確保周邊建（構）筑的安全，基坑開挖期間圍護結構的穩定性及安全性要求非常高。

三、要點分析

（一）環境情況

黃河路隧道沿線共有3個居民小區、1個醫院、若干條管線，其中有2個小區為24層高樓。為了周邊建筑物、構筑物的穩定，隧道變形控制首當其沖。周邊建筑物多、允許變形量小，增加了隧道基坑變形控制的難度。

（二）施工場地情況

黃河路隧道與三環路高架相互垂直設置，因工期原因，隧道施工與高架施工同步進行。穿越路口處的隧道節段，是開挖深度最深的，也是基坑圍護最容易發生變形的節段，圍護結構變形控制難度最大。隧道圍護結構變形，將直接影響到橋梁主體結構的質量，施工過程中必須密切關注隧道基坑變形對高架橋梁產生的影響，并采取針對性應對措施。

（三）圍護樁施工質量

SMW工法樁作為本基坑開挖深度3m以上部分的圍護結構，其施工質量的好壞，直接影響到基坑變形的整體數據，因此必須嚴格把控工法樁施工質量管理，嚴格執行設計圖紙、規范及施工方案的具體要求，從材料、機械、工藝等各方面嚴格管理。

另外隧道圍護結構漏水是導致隧道基坑變形的重要因素，隧道滲漏水會直接導致基坑外側的建（構）筑物變形，也會對基坑內土體造成浸泡，使基底失去其應有的支撐力和抗隆起能力，最終容易造成極為嚴重的坍塌事故。

（四）降水與排水

軟土地基的基坑工程，水的作用尤為明顯，處理不利容易發生坑底隆起、圍護結構水平位移，坑外道路、管線破壞等事故，必須在基坑開挖前進行提前降水，并在施工過程中，做好明排水工作，避免基底被水浸泡。同時基底干燥，也為隧道主體結構施工創造良好的施工環境，有利于保證隧道主體結構的施工質量。

（五）土方開挖與支撐系統

深基坑開挖是隧道施工的重點難點，基坑開挖的穩定與安全一直是隧道工程最重要的控制點。土方開挖平面塊段的劃分、開挖深度的確定、開挖速度選擇都是開挖工作的關鍵參數。另外支撐系統的安裝于土方開挖的配合更加重要，支撐安裝不及時，再好的圍護結構也會出現超限變形。

四、應對措施

基于上述基坑施工周邊環境、交通、場地條件的限制，必須進行系統性管理。只有全面的分析實際情況，制定行之有效的針對性措施，才能保證基坑的穩定和安全。

（一）圍護系統質量控制

隧道圍護結構的施工質量，是隧道施工的重點，一方面，嚴把圍護樁的施工質量，做到水泥摻量足夠、打樁順序合理、施工銜接順暢、型鋼插入到位，SMW工法樁施工質量合格，是基坑變形控制的第一要素；另一方面，做好支撐系統的安裝質量及安裝及時性。圍檁型鋼規格符合設計圖紙，拼裝質量合格，特別是搭接部位，焊接質量必須滿足要求；除首道支撐采用鋼筋混凝土支撐外，下部支撐的鋼管，提前在地面拼接，能夠在最短的時間內吊放至指定位置。

首先，組織SMW工法樁施工人員進行教育交底，從思想上提高施工工人的質量及安全意識；其次，加強施工過程監督，全程參與質量管理，對施工過程中不按照要求的行為進行指導改正，采取橫向評比、經濟處罰等措施提高管理水平，提高施工質量；最后，按照設計要求進行取芯檢測，對芯樣不合格的段落，進行補樁處理，從根本上解決工法樁質量問題。

基坑的安全，受外部環境的影響較大，尤其是對基坑土質有改變的外部環境，雨水就是其中之一，長時間的浸泡，嚴重的可能會導致基坑側壁土體坍塌等事件發生，所以水的控制是隧道施工過程中另一個控制要點。

首先，做好降水工作，提前20天進行管井降水，確保將水位降低至基底一下1m以上，在基坑開挖過程中，不間斷抽水，控制水位在開挖面以下。其次，做好天氣預報的信息接收工作，下雨天氣不進行土方開挖作業，并在雨天到來前做好相應的應急準備工作。最后，開展隧道特殊季節施工技術交底，對基坑內施工工人進行交底，播放經典案例，從思想上提高工人自我規避風險意識；同時要求施工隊加強基坑積水排除工作；雨天過后，項目部要求對基坑進行全面安全檢查，檢查完畢后方可展開施工。

（二）交通組織

合理組織現場交通便道，交通便道盡量遠離，設定交通便道安全距離為10m；施工過程中合理安排，同時加強機械設備操作人員思想意識，提高安全隱患識別能力，設定機械設備操作安全距離為2m。減少交通車輛及施工機械動載對基坑的影響。

（三）基底不良土質改良

針對隧道內局部不良地基，積極聯系設計單位進行現場查驗，根據軟土地基的施工經驗，提出處理方案，土質稍差段采用碎石土換填，土質特別差的段落采用素混凝土換填，以增加基底穩定性，減小坑底隆起變形量。

（四）基坑開挖過程控制

嚴格按照“時空效應理論”組織施工，并遵循“開槽支撐、先撐后挖、分段分層開挖、嚴禁超挖”的原則，采用分層、分段挖土。每段開挖長度控制在6m左右，每層開挖深度控制3.5m以內，圍檁及支撐安裝時間控制在6小時以內，基坑砼墊層要求隨挖隨澆。

（五）加強變形監測

嚴格按照監測方案的要求，進行基坑變形監測，開挖前提前布點，測得第一手原始數據，并根據開挖面的開展情況，調整監測頻率，開挖部位每天測2次，開挖完成后7天以上的，每天測1次，測量項目包括，圍護結構沉降變形量、圍護結構水平位移量、圍護結構傾斜變形量、外側土體沉降量、圍護外水位變化量、坑底土體隆起量、坑外構筑物沉降及位移量等。測量數據實時播報，匯總至技術部門，用以指導現場施工。

五、結語

截至隧道主體結構施工完成，基坑SMW工法樁、鋼管支撐系統已全部拆除，委托的監控單位進行了全程變形監測，報告結果表明，黃河路明挖隧道基坑圍護結構沉降累計最大值為5.13mm，圍護結構水平位移累計最大值為12.5mm，遠小于設計圖紙明確的日變形量小于3mm，總變形量小于30mm的要求。

通過現場全程跟蹤管理、過程控制、技術總結和方案改進，大大節省了工期，帶來了直接的經濟效益。隧道施工進度提前約50天，辦公和管理成本節約12萬余元，工人工資節約19.5萬余元。同時，因隧道結構提前完成，使得SMW工法樁內的型鋼提前拔除，型鋼支撐系統提前拆除，節約了型鋼及鋼管支撐的租賃費用，節約成本約50萬元。帶來的總經濟效益約為81.5萬元。

經過對隧道施工過程中可能出現的基坑變形要點進行的準確判斷，制定了相應的應對措施及應急預案。針對各要點制定的措施在控制基坑圍護變形的過程中發揮了重要的作用，最終，不僅隧道工程提前完工，周邊影響也控制在最小的范圍內。

參考文獻：

[1]劉杰.深基坑開挖優化設計與下穿地鐵隧道變形控制研究[D].合肥工業大學，2012.