既有運營地鐵上方的建筑施工與安全管控研究

李曉峰

摘要：結合工程實例，分析了在不影響既有城市地鐵正常運營的基礎上，隧道上方建筑施工常規工序及工藝可能對隧道本體及周邊環境造成的不良影響。從設計及施工角度進行深入剖析，提出分區施工、門式加固、基礎減振、隔離樁及信息化監測等技術措施，降低了工程施工影響，充分保證了既有城市地鐵運營的安全，可供類似工程借鑒。

關鍵詞：基坑施工;運營地鐵區間隧道;安全保障;信息化監測

在地鐵車站周圍，由于列車的運行以及地鐵設備運行而產生的振動及噪聲強度很高。這些振動及噪聲隨著空氣、固體物等，傳播影響到周邊的建筑物，對長期工作在這些建筑物里的人造成一定的身心損害。隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，地鐵運行的振動及噪聲問題也引起了相關部門的重視，具有重要的研究價值和現實意義。地鐵列車運行時產生的振動首先經軌道傳遞給隧道支護結構，隨后通過支護結構以外的巖土介質傳播到地面，引起地面的振動，從而進一步誘發建筑的二次振動。因此，地質情況和與隧道間的距離是影響振級的主要因素。城市地鐵隧道兩側的環境振動進行實測就曾指出：當地鐵列車在50-70km/h運行時，對于埋深在9-16m范圍內隧道，在級在67dB內影響范圍為40-50m，而則約為20m。說明，在不同地區不同地質條件下，地鐵振動對臨近建筑的影響具有特殊性，需要按地區展開具體和細致的研究。

1 項目概況

某46號地塊綜合發展項目位于某市靜安區南京西路石門一路東南側，項目上部為3層建筑，局部1層;工程項目從軌道交通2號線正上方跨越施工，施工范圍內地鐵長度約100m。

1.1工程地質概況

工程場地為典型地層，其中，①1層雜填土，成分較為復雜，表層為含有混凝土地坪，需要進行表層清理;①2層浜填土中含有較多有機質及腐殖物，暗浜區域土質條件不良;②層為褐黃-灰黃色粉質黏土;③層、④層分別為上海典型淤泥質粉質黏土和灰色淤泥質黏土，土質較軟。該土層具有含水量大、壓縮性高、靈敏度高及土體強度低等不良特性。

本工程基礎底板位于第③層淤泥質粉質黏土層中，軌交2號線隧道結構位于第④層淤泥質黏土層中。隧道結構上方基礎結構施工、基坑開挖、土體加固等均會對第③、④層土造成擾動影響，土體原始結構喪失較為嚴重，變形較大，其正下方軌交2號線運營安全將受到嚴重影響。

1.2設計概況

工程上部結構為3層混凝土鋼框架結構，局部1層，其中，3層結構下均設置地下室1層，局部1層結構處不設地下室，采用天然地基。結構整體通過減振結構與基礎底板相連，下設鉆孔灌注樁承托底板。地下室底板埋深4.55m，局部1層天然地基，底板底埋深約1.55m。工程項目位于軌交2號線正上方，其中，工程樁基分布于地鐵上下行隧道中間及兩側;地鐵隧道直徑為6.2m，基坑正下方地鐵隧道結構頂埋深9.0m，與坑底最近距離為4.45m（圖1）。

2 運營地鐵上方建筑工程施工技術

2.1.1深層地下障礙物清除

為了降低清障施工產生的振動及大規模土方開挖卸載造成的影響，工程采用了無振動的液壓全回旋套筒鉆機進行清障。液壓全回旋套筒清障法具有轉速慢、振動小等特點，配合抓斗及時清除套筒內少量渣土及障礙物，將清障對運營地鐵的振動影響降到最低;樁位采用φ1500mm@1000mm搭接布置，清障深度3m，全面覆蓋障礙區域;單孔清障完成后，用10%水泥拌和土分層回填并夯實，以提高土體強度及密實度，保證工程安全。

2.1.2緊鄰地鐵的SMW工法樁施工

為降低圍護樁施工對下臥隧道結構的影響，SMW工法樁采用慢速成樁工藝，其成樁速度（下沉速度≤0.3m/min、提升速度≤0.5m/min）約為正常施工速度的1/2;同時，提高單樁水泥摻量、嚴格控制注漿量和注漿壓力，保證樁體28d無側限抗壓強度≥1.5MPa。為減少H型鋼拔出過程中孔隙填充不及時或不密實導致的圍護結構變形，SMW工法樁H型鋼不予拔除，永久保留。通過降低施工速度、提高水泥摻量、嚴控注漿量及注漿壓力、H型鋼永久保留等措施，使得施工期間地鐵隧道結構的上浮變形得到嚴格控制。

2.2 嚴格基坑工程開挖條件驗收的監督

在地鐵上方基坑工程開挖之前，建設、勘察、設計、施工、監理、監測等單位重視基坑工程開挖條件的驗收環節，由建設單位組織召開基坑開挖條件驗收會議，介紹基坑開挖準備情況，核查專家論證評審意見及回復、地鐵運管部門的審查批復意見、周邊環境監測保護措施、地鐵隧道變形控制、基坑堆載、應急預案、應急物資儲備、設備和人員落實等情況內容。監督機構應嚴格基坑工程開挖條件驗收的程序監督，在各方未達成統一驗收意見的情況下，不得進行基坑土方開挖。條件驗收監督手段的采用，從一定程度上對重大危險源實施起到了有效的事前防范，減少了因施工準備不足或盲目施工產生的基坑安全事故，以及給周邊環境造成破壞。

2.3 基坑支護結構設計方案的優選

該基坑支護設計方案直接關系到運營地鐵2號線的正常使用，基坑圍護結構選用Φ850SMW工法樁（內插型鋼），依據地鐵隧道位置設置不同樁長，基坑加固采用Φ850三軸攪拌樁全范圍加固。

當前SMW工法樁施工工藝成熟，已廣泛應用于各類工程中，相比地下連續墻、鉆孔排樁等其它支護形式，具有工期短、造價低、施工便捷、對周邊環境影響小的特點和優越性，同時帶來較為理想的社會和經濟效益。①該工法施工時不擾動鄰近土體，不會產生鄰近地面下沉、地下設施移位等危害;②鉆桿鉆掘和攪拌反復致使攪拌充分、止水效果更好（滲透系數K可達10～7cm/s）;③施工工期相對更短，每一臺班可成墻70～80m2。

3 結語

既有城市地鐵運營安全對其上跨建筑工程設計及施工技術提出了多方面的安全要求。本文在對制約工程建設的主要因素進行深入分析的基礎上，從設計方案、施工工藝、施工工序等角度出發，采取一系列的針對性措施，同時加強施工數據監測，采用信息化施工手段，不僅保證了既有城市運營地鐵安全，也大大提升了工程建設的整體質量，為未來大中型城市核心區上跨地鐵施工提供了可靠的工程經驗，有非常重要的指導意義。

參考文獻：

[1]鄭剛，劉慶晨，鄧旭.基坑開挖對下臥運營地鐵隧道影響的數值分析與變形控制研究[J].巖土力學，2013（5）：1459-1468.

[2]周巍，吳永紅，屈文俊和茹以群，“城市軌道交通環境中既有建筑室內振動隔振方法研究，”工業建筑，38，pp.307-311（2008）.