某深基坑施工對既有地鐵隧道變形控制技術分析

（英泰克工程顧問（上海）有限公司，上海 200122）

1 工程概況

深圳崗廈北綜合交通樞紐為4線換乘樞紐。其中10號線崗廈北車站南北向222.7 m，主體圍護基坑標準段寬度為39.0 m，北端有8 幅地連墻，標準幅寬為5 m，地連墻設計深度為41 m，設計厚度為1 m，基坑標準寬度39 m，開挖深度31 m，豎向設置6 道混凝土支撐，第一~六道支撐為1000 mm×1000 mm 鋼筋混凝土支撐。在地連墻與既有2 號線隧道設有一排φ800 素混凝土樁。詳見基坑平面圖1-1，如圖1 所示。

圖1 基坑平面圖1-1

既有2 號線右線隧道距圍護結構最小水平距離為3.3 m，2 號線左線隧道距地連墻的凈距為18.5 m，隧道頂覆土高度為11 m ～12 m。基坑北端為10 號線崗蓮區間盾構接收井。北端剖面圖如圖2 所示。

工程所處地質分為5 層，從地表往下依次為：第四系人工堆積層（Qml）、第四系全新統海陸交互沉積層（Q4mc）、第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）、殘積層（Qel）、燕山期（γ53）花崗巖。

該車站比同條線路晚進場一年，原來要求主體結構完成后進行盾構吊裝，受工期影響，負3 層主體結構完成后即盾構接收，要求滿足吊裝。隨后設計將第一至三道井字型砼支撐調整為環框梁砼支撐。從上述情況可看出：地質情況較差；基坑深，開挖后易產生變形；盾構接收要求高；基坑緊挨既有線，開挖對2 號線既有隧道影響非常大。

2 既有線保護采取措施

2.1 為了不影響既有線正常運行，采用自動化監測方式

委托有豐富類似經驗的監測單位進行監測工作，并且研究制定出監測方案，在2 號線的左右線上，平均每10 m 取一監測斷面，右線分別對應的點為R49、R50、R51、R52；每一斷面上取5 個監測點，拱頂一個，左右側各一個，軌道2個。

圖2 北端頭剖面圖1-2

2.2 監控要求

根據深圳市地鐵集團《地鐵運營安全保護區和建設規劃控制區工程管理辦法》（2016 年版），第三方監測的實際變形值達到安全控制指標的60%時，第三方監測單位應向申請人、施工單位、深圳市地鐵集團有限公司技術管理中心、運營管理部門、深圳市地鐵運營管理辦公室發出預警；當達到安全控制指標的80%時，須發出報警，評估單位應開展工程后續施工安全評估，申請人應立即啟動應急預案，并采取有效措施確保地鐵設施安全和運營安全。該項目變形監測控制指標： 結構絕對變形量預警值（黃色）6.0 mm；報警值（橙色）8.0 mm；控制值（紅色）10.0 mm。隧道結構徑向收斂預警值（黃色）6.0 mm；報警值（橙色）8.0 mm；控制值（紅色）10.0 mm。軌道差異沉降預警值（黃色）2.0 mm；報警值（橙色）3.2.0 mm；控制值（紅色）4.0 mm。

2.3 施工各種方案措施實施及監測數據分析

2018 年3 月22 日—4 月24 日，端頭處進行φ800 素砼樁施工階段，主要是為后續施工地連墻起保護既有線的起隔檔及加固作用，采用的是旋挖鉆孔方式施工。在此期間既有線結構變形量如圖3 所示，Y 軸為變形量（mm），X 軸為日期（月日）。

4 月25 日—9 月2 日，端頭處地連墻施工，采用的是回旋鉆+旋挖鉆孔方式施工，因為底層為殘積層、花崗巖，施工較為緩慢。只完成地連墻2 副，但變形量在持續增長。在此期間既有線結構變形量如圖4 所示，Y 軸為變形量（mm），X 軸為日期（月日）。

9 月3 日—9 月21 日，地連墻施工緩慢，變形量在增加，考慮到質量、工期、經濟、技術方面的影響，采用雙輪銑槽方式進行施工，完成6 副地連墻。在此期間，既有線結構變形量如圖5 所示，Y 軸為變形量（mm），X 軸為日期（月日）。

整個期間對觀測結構絕對變形量變化的最大值為+8.3 mm，已經達到橙色預警值。

同時根據監測：既有線R49-R52 斷面隧道結構徑向收斂變化最大值為-6.0 mm。軌道差異沉降累計變化最大值為+2.0 mm。

2.4 對監測數據進行詳細分析

根據以上監測結果，對監測數據進行詳細分析，得到4條結論。1）φ800 mm 素混凝土樁是逐根完成的，采用旋挖鉆施工對土進行擠壓使既有線變形量在收縮，整體影響不大。 2）地連墻沖擊鉆施工，受寬幅影響變形量持續增大，但是未出現突變情況，素混凝土樁起到很好的隔斷效果，整體可控。但是沖擊鉆施工緩慢，無法保證工期。 3）雙輪銑施工變形量突然增大，施工速度快，對周邊土體影響較大，而且盾構接收口使用玻璃纖維筋，整體剛度相對較差，當穩定后變化速度平緩續增，必須進一步減少基坑變形。4）整個過程垂直方向受擠壓，軌道已經上浮。

3 深基坑開挖既有線變形控制制定

通過上述監測數據可以看出，前期地連墻及外圍施工造成了地鐵隧道內既有線局部斷面部分監測點水平位移，累計水平位移變化值達到+8.3 mm，超過橙色控制值。經過研究后決定采用以下修正方案。1）在設計變更后對第二、三道環框梁外側增加砼斜撐。2）確保地鐵隧道結構安全及運營安全，在端頭地連墻外側進行增加袖閥管施工處理。3）隨著開挖深度的變形，在地連墻內側進行二次注漿加固。4）采用鋼套箱接收新線，根據現場實際情況在新線下穿運營地鐵既有線，后對既有線隧道底進行注漿加固，穩定隧道底及周邊土體。5）盾構吊裝出基坑時，加大吊裝荷載箱的面積。

圖3φ800mm 素砼樁旋挖樁施工期間結構變形量

圖4 回旋鉆+旋挖樁地連墻施工期間結構變形量

圖5 雙輪銑地連墻施工期間結構變形量

4 改進措施實施及效果檢查

2018 年10 月8 日土方開挖到2019 年2 月25 日底板澆筑，共歷時140 d。

4.1 基坑開挖結構變形統計

基坑土方開挖對既有線結構水平變形量況及結構垂直變形量整體可控，數據平穩，未出現突變，具體內容見表1。

表1 基坑開挖期間既有線結構變形

4.2 既有線R49-R52斷面收斂數據統計表

R49 斷面垂直收斂-12.2 mm，水平收斂+8.7 mm

R50 斷面垂直收斂-4.5 mm，水平收斂+2.1 mm

R51 斷面垂直收斂-10.0 mm，水平收斂-1.6 mm

R52 斷面垂直收斂-6.7 mm，水平收斂+2.5 mm

垂直收斂為拱頂觀測點和道床觀測點距離的變化，水平收斂為側壁觀測點距離的變化。

4.3 軌道差異沉降統計

整改開挖過程軌道差異沉降變化在控制范圍內，累計變化最大值+4mm。

5 建議

在施工過程中，通過對實時監測數據及時分析，預測基坑的變形規律及基坑運行狀況，及時調整變形控制措施：環框梁通過增加斜撐，很好地控制板面水平的移動，從而達到環框梁整體穩固的作用，使之結構更加安全而不影響盾構吊裝，整體過程順利進行。袖閥管可以通過多點、定量、均勻地進行注漿，大大提高了被加固地層段的整體穩定性；袖閥管根據監測變化可以進行重復注漿，且很少發生冒漿與串漿，可以多次填充土層顆粒間的孔隙及注漿體收縮孔隙，在地鐵保護的限值范圍內袖閥管可以對基坑支護變形實施起到顯著效果。盾構采用鋼套箱接收，安全地接住到達的盾構機，在盾構通過既有隧道期間，觀察各項監測數據穩定；盾構通過后沉降影響較小，主要是彈塑性變形；可以減少或者不對既有線隧道底進行注漿加固，防止既有隧道底部及周邊土體隆起。盾構吊裝過程中加大荷載箱的面積使既有隧道上方均勻受載，監測數據穩定。

整個基坑開挖過程施工監測為施工的順利進行和工程安全提供了可靠的保證，根據檢測及時調整變形控制措施，前期累計變形量較大，使之減少變形量，變形速率能得到控制，不會出現突變情況，整體變化始終處于受控狀態。

措施得當使周邊土體穩定而消除了基坑開挖的安全隱患，從而保證了基坑開挖安全；保證了既有線的運行安全，沒有出現調整地鐵運行或限速的情況；保證了整個基坑開挖的工期。

6 結語

在既有線或緊鄰建筑物基坑施工，應及時盡早地采取相應措施，做好事前控制，很多變形是不可逆的。基坑施工如果遇到地下水，需要及時采取防水措施，防止給周邊建筑帶來沉降不均的危險；當圍護體系有滲漏時，必須及時采取有效的堵漏措施；基坑開挖應該對稱進行，每次開挖到位后立即組織施工腰梁和支撐，支撐強度滿足后再分段逐層開挖，嚴禁大鍋底開挖、超挖現象，基坑開挖后，必須及時鋪筑墊層，以確?；幼冃尾粫诙虝r間內迅速增大，避免險情。與此同時，全面綜合監測資料，可以為施工方案的調整提供決策依據，使其更有針對性[1]。