地鐵暗埋矩形隧道施工及周圍環境保護技術

【摘　要】　天津市地鐵號線第9合同段是隧道股份承建的。采用明挖法施工的地下區間結構用φ800鉆孔灌注樁與外側的φ700雙軸水泥土攪拌樁相結合作隔水帷幕，為確保周邊居民的正常生活和錯綜復雜的各類管線的安全，采取了一系列的保護措施。文章對施工中采用的技術措施加以敘述，希望對今后天津地鐵施工有所幫助。?
【關鍵詞】　地鐵基坑　圍護結構　支撐　土體加固　降水　監測

　　一、工程概況
　　天津市地鐵號線第9合同段（勤儉道站～洪湖里站地下區間），由勤儉道車站開始，沿丁字沽三號路向東、過勤儉道十字路口后向南拐入民房區到光榮道，穿過光榮道后到達洪湖里車站。地下區間為地下一層雙線雙孔現澆鋼筋混凝土結構形式（見圖）。

　　本地下區間地面較為平坦，地面標高在+3.9～+4.6m之間，暗埋矩形隧道結構位于第Ⅰ陸相層（Q43al）和第Ⅰ海相層（Q42m）中，以淤泥質粉質粘土、粘土、粉質粘土、粉土為主，土質比較松軟。本施工區域地下水埋藏淺且豐富，基坑易發生坍塌變形和不均勻沉降，基底易產生涌泥、涌水和隆起等不利現象。各土層的詳細描述見表。
　　距離地鐵基坑邊0m范圍內有多棟居民樓房，其中天驕公寓6＃、5＃、4＃、7＃、8＃樓距離基坑邊分別為8.5、9.3、7.0、6.5、9m，風尚公寓6＃樓距離基坑邊僅有4.5m。這些房屋基礎比較差，地基加固是采用粉噴樁或高壓旋噴注漿；各樓房都為6層的磚混結構，是20世紀90年代后期建造的，且存在一些質量問題。
　　本施工段位于中環線勤儉道、丁字沽三號路以及光榮道等路口，管徑從0.～.2m的各類管線錯綜復雜，大部分管線都要求在施工過程中進行現場保護。該工程環境保護等級為二級。
表1　工程地質情況表

　　二、深基坑施工技術
　?。薄⑹┕し桨?BR>　　天津地鐵暗埋矩形隧道大多采用明挖法施工，埋深一般在10m左右，最大深度達2m；基坑圍護結構采用φ800鉆孔灌注樁與外側的φ700雙軸水泥土攪拌樁相結合作隔水帷幕?；娱_挖采用明挖順筑法施工，鋼支撐體系由φ609鋼管支撐和雙榀40＃工字鋼圍檁組成，在基坑深度方向設３道支撐，各道支撐的水平間距為3.5m。
　?。?、施工技術措施
　　該工程的D5+800～D6+00從風尚公寓、天驕小區內穿過，小區內預留的區間穿越通道非常狹小，寬度不到30m。鑒于居民樓距離基坑比較近，為了確保居民的正常生活，因此，在進行圍護結構施工及基坑開挖過程中，必須采取穩妥的施工技術措施。
　　(1)減小鋼支撐間距
　　為了加強支撐效果，控制因基坑開挖造成的周邊土體的變形量，故將該施工區段內（D5+800～D6+000）的鋼支撐間距減小，鋼支撐間距由普通段的3.5m縮小為3.0m。實踐證明，圍護結構的變形是造成坑外地表沉降的主要因素，縮小支撐的間距，同時適當提高支撐的軸力值，可以有效地控制圍護結構的變形量，從而達到減小坑外地表沉降的效果。
　　(2)坑底土體加固
　　結構底板下臥層為④層粉質粘土層及④2層淤泥質粉質粘土層，由于采用雙液壓密注漿加固后的土體強度(28d)可以達到.2Ma以上，并提高了坑底土體的c、φ值，既可以防止坑底土體隆起，減少了坑外地表土體的沉降；又可以增加坑底土體的強度，起到類似于水平支撐的作用，從而減少圍護結構的側向變形。
　　D5+800～D6+00區間段進行坑底加固的注漿孔間距為m，注漿深度為坑底下3m(見圖2)。D5+800～D5+900區域旁有風尚公寓6?#樓存在，采用滿膛注漿加固；位于天驕公寓內的D5+900～D6+00區域，采用3m間隔抽條注漿加固處理。

　　注漿材料采用32.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.5～0.6，單個注漿孔的擴散半徑不小于650mm，注漿壓力控制在0.2～0.4Ma。
　　(3)基坑開挖
　　根據軟土基坑開挖“時空效應”原理，基坑開挖施工過程中，為了確保支撐安裝的及時性和減少圍護結構在無支撐作用下的暴露時間，開挖施工現場必須配備足夠的鋼支撐和型鋼圍檁及完好的支撐預應力施工設備。
　　為了控制基坑的變形，必須縮短基坑開挖到支撐安裝的時間。由于小區內的支撐間距為3m，在施工過程中，以2根支撐作為個分層施工段，即每開挖6m長的一層土體，就必須及時安裝鋼圍檁，然后安裝鋼支撐并施加預應力，整個小段施工時間應控制在8～0h 內。
　　(4)大口徑井點預降水
　　為了充分發揮坑內土體的被動土壓力，坑內擬采用大口徑井點降水措施。通過降低坑內土體含水量，提高土體的自身強度，從而減少開挖過程中圍護墻體的變形。
　　降水井點深度必須合理，保證在攪拌樁隔水帷幕的保護下，坑內土體降水對坑外地下水及周邊建筑不產生影響。根據圍護結構攪拌樁隔水帷幕的深度（8m），在施工過程中將降水井點的深度控制在5～6m內，這樣，既保證降水效果，又防止影響坑外土層中的地下水位。
　　降水過程中，對坑外的水位監測孔進行嚴密的監測，如果發現坑外土體中的水位下降超過警戒值，應立即對隔水帷幕堵漏或在坑外土體中回灌水，以保證周邊建筑物的安全。
　　在基坑正式開挖前，大口徑降水井點應提前2周左右進行降水，地下水位需降到坑底下m，以確?；咏邓男Ч?。
　　(5)施工監測
　　監測內容有圍護結構水平位移、圍護結構頂部水平和垂直位移、支撐軸力、坑底回彈變形、地下水位、基坑周圍地表沉降、周圍建筑物沉降、周圍地下管線沉降等。
　　由于天津市目前還沒有相關監測報警值的規范，參照上海市的相應技術標準（基坑開挖引起的圍護結構墻體最大水平位移不大于3‰，地面最大沉降量控制在2‰以內，為基坑開挖深度），提出施工警戒值：地表最大沉降量為22mm，變化速率應小于3mm/d；圍護結構體最大水平位移為33mm，變化速率應小于2.5mm/d；管線最大沉降量為0mm，變化速率應小于3mm/d；建筑物沉降δ/L＜/300（δ為差異沉降值，L為建筑物長度）。
　　通過對各監測項目的監測，及時掌握基坑變形、地面沉降及房屋沉降等信息，并作為指導施工的依據。監測工作必須貫穿施工的全過程，監測頻率見表2。?

表2　監測頻率一覽表?

　　(6)跟蹤注漿措施
　　在圍護結構施工完成后，基坑開挖施工前，預先在圍護結構外側打排注漿孔（深0～2m，略深于房屋基礎深度即可）；當基坑開挖過程中，發現圍護樁變形趨勢較大，就及時進行跟蹤壓密注漿，通過對坑外土體的注漿加固，限制了坑外土體向坑內變形的趨勢，從而保證了周邊房屋結構的安全。

　　三、管線保護施工技術
　　為了有利于結構施工及管線的安全，對斜穿、對穿基坑的各類管線均進行搬遷；對鉆孔灌注樁（已完成施工）上方的管線改成垂直橫過基坑；對影響施工的架空線，應進行搬遷、改線或落地處理；對橫過基坑的φ000雨水管、φ000上水管、電信29孔箱涵、φ800上水管、9根電力管（密排），應根據實際情況作改線處理；對于管徑比較小的35kV高壓電纜、過路電纜、自來水管、煤氣管等，采取懸吊保護的施工措施，盡可能地減少管線搬遷費用。
　　1、管線搬遷后，應根據實際的樁位進行鉆孔灌注樁補樁；補樁結束后再進行攪拌樁補樁；攪拌樁間的冷縫，用三重管旋噴樁進行補漏處理（為確保管線下土體的抗滲性能，必須進行復噴），旋噴樁的直徑為.2m，深度與設計的隔水帷幕一致。
　　2、對已經暴露的φ300以下、無法搬遷的管線，根據現場管線位置，調整管線兩側未施工圍護樁的間距，進行鉆孔樁施工（在采取好保護措施并確保管線安全的前提下，管線兩側的鉆孔樁應盡量貼近管線施工）；如果管線兩側的圍護樁缺口尺寸小于根樁的寬度（90cm），但大于40cm時，施工中擬在管線兩側各加根同深度、同直徑的鉆孔灌注樁，但位置應向外側適當偏移；兩樁間的隔水帷幕缺口采用三重管旋噴樁進行補漏，旋噴樁直徑為.2m，深度與設計隔水帷幕一致。
　　3、對已經暴露的管徑在大于300mm、小于600mm的管線，在進行有效保護的前提下，管線兩側的鉆孔樁應緊貼管線進行施工；管線下的隔水帷幕（攪拌樁）缺口采用三重管旋噴樁進行補漏；在基坑開挖的過程中，每開挖2m深的土體后，將管線左右兩側的鉆孔灌注樁主筋鑿出，用20mm厚的鋼板（配合型鋼）自上至下與主筋焊接，形成鋼封門，防止在施工過程中兩側土體的坍塌（見圖3）。

　　四、小結
　　地鐵9合同段正是按照上述的施工方法進行施工的，施工效果較好。目前，距離風尚公寓6＃樓最近的施工段已經完成，從監測數據分析，地鐵基坑施工對周邊環境造成的影響比較?。航ㄖ飭吸c最大沉降量為26.63mm、圍護結構最大水平位移為4.32mm、δ/L=0.084/3=0.042</300（δ為差異沉降值，L為建筑物長度），且各監測項目每日的變化量均在控制范圍內，滿足工程環境保護等級為二級的規范要求。
　　施工中所采用的管線保護措施也是切實可行的，在該工程中所有橫跨基坑的管線均采用安全、有效的方法進行處理，為建設方節約了大量的管線搬遷費用，取得了很好的經濟效益。

來源：《上海隧道》2004年第4期