緊鄰建筑物大斷面淺埋暗挖地鐵隧道施工技術研究

（中鐵上海工程局集團華海工程有限公司，上海 201101）

在大斷面地鐵隧道工程的淺埋暗挖施工過程中，如果有建筑物緊鄰施工區域，施工單位應加強對施工現場環境的勘測，并應進行建模分析。通過對施工方案的模擬并優化開挖施工順序，應驗證緊鄰建筑物防護措施的有效性，確保各項技術參數與施工現場的實際情況相一致。施工單位在施工過程中應結合前期模擬計算數據對施工技術工藝加強控制管理，嚴格控制沉降位移等問題，避免對緊鄰建筑物結構的安全性和穩固性造成不利影響，確保地鐵隧道工程的施工建設能夠順利實施，推動我國城市地鐵軌道交通系統的健康長遠發展。

1 工程概況

某地鐵隧道工程施工區域內地層結構復雜，需要進行大斷面淺埋暗挖施工。在地鐵隧道工程區域的東側有密集建筑物，其中有兩棟建筑物與工程區域緊鄰，易受到地鐵隧道工程開挖施工的影響而產生明顯沉降問題，需要采用相應的施工控制技術。

2 模擬優化緊鄰建筑物大斷面淺埋暗挖地鐵隧道施工方案

2.1 建模計算分析

緊鄰建筑物大斷面淺埋暗挖地鐵隧道施工前，為了提高施工控制技術應用的合理性、有效性，施工單位應首先通過建模方式對施工控制技術的各項參數進行計算分析。在模擬計算時應采用專業軟件，利用有限元分析方式對地鐵隧道工程及緊鄰建筑平面應變進行計算。計算分析時可簡化分析圍巖設定的連續性，應結合地鐵隧道工程的具體埋深等數據確定其寬度和下邊界，并進行計算單元和結點的劃分確定。

為了準確了解緊鄰建筑物與地鐵隧道施工的關聯性，施工單位應對不同的施工控制技術方案進行對比分析，以優化各項技術參數，提高開挖施工工序的合理性。根據該地鐵隧道工程施工現場地層的實際情況，應對填土、粉細砂、粉質黏土、中粗砂、注漿加固區及初支結構的彈性模量、黏聚力、內摩擦角、泊松比及容重等各項參數進行計算。

2.2 不同工況條件模擬

建模計算時應合理選擇斷面位置，由于該施工段與兩棟建筑緊鄰，可選擇建筑與地鐵隧道工程施工區域間距最小處作為計算斷面，以保證計算分析結構的客觀性和準確性。施工單位應結合施工控制技術工藝在不同的工況條件下，分析地鐵隧道開挖對緊鄰建筑的具體影響程度。

根據兩棟建筑物基礎與地鐵隧道工程開挖斷面的不同水平距離，施工單位選擇了相應的施工工藝，在與緊鄰建筑物距離約6.7 m的不同地鐵隧道斷面采用了中洞施工技術，在間距為4.3 m的地鐵隧道斷面采用了雙側壁導坑施工技術，在間距為5.3 m的隧道斷面采用了上下臺階施工技術，對地鐵隧道與隔離樁間的不同距離等工況條件進行了模擬分析，以確定具體的施工控制技術工藝。

2.3 各工況條件下的模擬計算分析

施工單位在不同的工況條件下對地表沉降量、建筑兩側沉降差異值、建筑基礎緊鄰地鐵隧道側的水平位置量分別進行了模擬計算。經計算分析發現，采用了設置隔離樁的施工控制技術后，兩棟緊鄰建筑物的基礎沉降差異、地表沉降均有明顯下降。設置隔離樁后，將地鐵隧道開挖施工導致的地層變形有效阻隔，避免其向緊鄰建筑方向擴張，且應在地鐵隧道側壁和隔離樁間采取注漿加固措施，以進一步提高沉降控制效果。

根據對不同地鐵隧道開挖順序的模擬分析可以發現，先開挖與緊鄰建筑基礎水平間距較遠的地鐵隧道斷面工況下的沉降量較小。隔離樁與地鐵隧道開挖斷面相距較近時，產生的建筑物沉降差異及地表沉降均相對較小。施工單位應根據以上模擬計算分析結果，優化施工控制技術方案的選擇和技術參數。

3 緊鄰建筑物大斷面淺埋暗挖地鐵隧道施工控制技術核心

3.1 地鐵隧道工程地表隔離施工控制技術要點

由于該地鐵隧道工程的某施工段與兩座建筑物緊鄰，在淺埋暗挖施工過程中易對建筑物結構的穩定性和安全性產生較大影響。施工單位在充分掌握施工現場的實際情況后，決定采用設置隔離樁的方式控制緊鄰建筑物的沉降問題，以防止其在受到施工擾動后出現明顯的沉降變形。

在施工過程中，施工單位結合建模模擬結構，將鉆孔灌注隔離樁的規格確定為Φ800@1 200。隔離樁與地鐵隧道間的距離控制在1.5 m時，緊鄰建筑物、地表沉降的最大差異沉降值在3.79、36.17 mm左右。隔離樁與地鐵隧道間的間距縮小到0.5 m時，差異沉降值明顯下降，但土體厚度過薄，其穩定性會相應降低，因此，在施工實踐中應將地鐵隧道與隔離樁間的距離控制在1.5 m左右。

3.2 地鐵隧道工程洞室開挖施工控制技術要點

該地鐵隧道工程存在大小兩種斷面，其施工比較復雜，大斷面開始施工時，由于施工段與周邊建筑物緊鄰，因此，需要采取分塊開挖方式進行施工，雖與并行開挖大小斷面洞室對緊鄰建筑沉降的影響基本相同，但其施工效率較低，對工期會造成一定影響。

該地鐵隧道工程的右線是施工控制的重點，根據其單線斷面特點，在起始施工段先進行右線的開挖作業，開挖至約20 m處時開始左線的開挖作業。該施工段中存在3個緊鄰洞室，應先掘進兩側隧道，并在完成隧道兩側的二襯施工后再開挖中間隧道部分。

3.3 地鐵隧道工程超前注漿加固施工控制技術要點

超前注漿加固技術可有效控制沉降，也是加固處理軟弱地基的重要施工控制技術。在本次地鐵隧道工程的施工中，為了避免對緊鄰兩幢樓房建筑產生影響，采用了設置隔離樁的施工技術。

由于施工現場為砂層及粉土結構，地層的自穩定性相對較低，在地鐵隧道工程淺埋暗挖施工過程中可能會導致緊鄰建筑物出現沉降位移問題，施工單位應采用超前注漿加固技術加以控制處理。可根據具體的地層條件及地鐵隧道的不同結構部分特點，對超前注漿加固的具體施工工藝進行優化選擇。

在地鐵隧道工程拱部結構部分超前注漿施工中，采用小導管規格為Φ32.5，其長度為25 m，其循環長度控制在1 m左右，注漿漿液成分主要由水玻璃及水泥構成。在施工過程中，施工單位應合理配置注漿設備，并將注漿壓力控制在0.3～0.5 MPa，且壓力應逐漸加大。當注漿壓力達到階段標準后應暫停3～5 min左右，再繼續注漿，這一循環過程應反復進行2～3次，直至漿液充滿。

完成注漿作業后，施工單位應對漿液的凝固程度進行檢查，檢測合格后再進行開挖施工，在開挖過程中應實時監測加固效果，以保證施工的質量安全。

對地鐵隧道工程相鄰洞室進行超前注漿加固施工時，由于該地鐵隧道工程緊鄰建筑物，施工段洞室間土柱的自穩性能相對較差、厚度較薄。施工單位根據實際情況采用了對拉錨管注漿及超出錨管注漿加固的施工技術，以保證狹窄土柱的加固效果。

通過超長錨管注漿加固改善了土體的自穩性能和承載性能，對拉錨管與地鐵隧道的兩側結構形成了閉合支護結構，可以進一步提高其承載能力。施工單位在施工過程中應從隧道一側側壁開始向另一側進行注漿錨管的錨固施工，錨管規格為Φ32.5，應結合隧道相鄰洞室的實際情況確定錨管的長度，使其可牢固連接在初支鋼格柵。

施工單位應在其他位置設置液相長錨管，以便加固土體深部。施工時應采用梅花形布局方式，布設隧道側壁的注漿錨管，且應將錨管間的橫縱間距分別控制在0.5 m和1.5 m左右。

在本次地鐵隧道工程的施工過程中，由于其左線與隔離樁間的土體厚度僅為1.5 m，若受到擾動會發生坍塌等嚴重的安全事故，且無法應用普通的注漿加固技術進行處理。施工單位根據現場的實際情況采用袖閥管注漿技術，通過分段分層的注漿施工技術，對地鐵隧道頂部和隔離樁間的土體進行加固處理，可有效控制樁側向變形問題。

3.4 地鐵隧道工程施工控制效果分析

在地鐵隧道工程的開挖施工過程中，施工單位對緊鄰建筑物的沉降情況進行了實時監測，在完成了隔離樁及二次襯砌施工后，再次測定了緊鄰建筑物的沉降值。

兩幢緊鄰建筑物的最小沉降值分別為13.21、13.22 mm，其最大沉降值分別為16.58、14.99 mm，兩座建筑物的差異沉降最大值分別為3.37、2.77 mm，沉降差異為0.2‰左右，控制在設計標準允許的范圍內，施工控制技術的應用取得了良好的效果。

4 結語

地鐵工程是我國現代化城市建設中重要的公共交通系統工程，由于地鐵隧道工程的沿線區域有大量建筑物存在，在淺埋暗挖施工過程中施工單位必須充分了解施工區域的環境條件，并對施工方案及緊鄰建筑物的保護措施進行科學的計算分析，以準確確定各項技術參數，為施工控制提供可靠的參考依據。在地鐵隧道工程的開挖施工時，施工單位應合理應用施工控制技術，保證施工的質量安全，減少對緊鄰建筑物的影響，確保地鐵隧道工程能夠順利實施。