基坑开挖引起下方地铁隧道位移的控制措施

1、基坑开挖引起下方地铁隧道位移的控制措施                        摘要在进行上海东方路下立交工程大面积深基坑开挖期间,须严格控制由于上方基坑开挖卸载引起的地铁隧道的位移量,才能保证下方地铁二号线的正常运营。从施工工艺的角度分析了开挖卸载对下卧隧道的影响,提出了减小隧道位移的施工措施。关键词地铁隧道基坑开挖位移控制 1 引言

2、60;     基坑开挖卸载必然引起下方已有建筑物的位移,对下方建筑物的使用功能和安全性产生影响甚至造成严重危害1。控制上方卸荷对下方已有建筑物的影响以及合理选择控制地下建筑物位移的工艺,保证下方建筑物的正常使用,成为工程界急需解决的一个难题。      上海东方路下立交工程基坑开挖位于已运营的地铁隧道二号线之上。在地铁隧道上方开挖宽达18m、深6.5m的深基坑工程,基坑坑底距隧道顶部的最近距离只有2.8m。常规的大面积开挖不能满足地铁隧道的容许变形要求,故采用考虑时空效应的施工方法进行开挖。基坑开挖必然

3、引起下方建筑物的位移,下方建构筑物位移量的大小与许多因素有关24,如:基坑卸荷量(开挖深度)、卸荷模量、开挖方式(时空效应)等等。然而,下方建筑物所允许的位移量是非常小的。我们从施工工艺上分析开挖卸载对下卧隧道的影响,并提出控制措施,取得了成功。2 工程概况      东方路下立交工程位于上海东方路、世纪大道和张杨路交叉口(见图1)。下立交工程下方有已建及规划建设的3条轨道交通线穿过,自北向南依次为明珠线二期、地铁二号线及规划地铁R4线区间隧道(见图2)。工程范围全长600m。其中N1、N2分段位于正在运营中的地铁二号线上方,施工过程中必须对地

4、铁线进行保护。运营地铁二号线隧道距地道底板最近处为2.8m,隧道大多位于灰色淤泥质黏土中。工程地质特性见表1。3 减小隧道位移的施工控制措施3.1  加固地基      为了确保下立交工程的施工安全,也确保运行中地铁二号线的安全,本基坑工程采用了水泥搅拌桩加固、三重管高压旋喷桩加固和双液注浆加固。通过加固软弱地基,提高土体强度,防止土体液化,从而增加基坑的抗浮性能,提高基坑的稳定,减小坑底的回弹及下方隧道的隆起变形。      -1层为灰色淤泥质粉质黏土,饱和,含水量50%,土质不均,

5、-2、-3层为粉土和粉质黏土,土层也饱和,该三层土层正好在下立交底板的位置。在施工期间,如果这三层土受到扰动或遇到水,极容易液化,进而引起基坑塌方,造成事故。我们对这三层土也进行加固,注入了大量水泥浆,提高了土层的土体强度和密度以及回弹模量。3.2 施作搅拌桩      在隧道上方搅拌桩施工时,搅拌桩施工的卸荷量也受搅拌桩的水灰比和注浆量的影响,通过调整注浆量和控制水灰比可以调整卸荷量。并且根据搅拌桩的挤土效应的力学模型,深层搅拌桩的挤土效应与贯入的“泥浆桩”的等效半径和桩长有关,控制注浆量和控制水灰比可以调整“泥浆桩”的等效半径,从而控制搅拌

6、桩的挤土效应。      下行线隧道两侧分别连续施作了2根、6根、21根深层搅拌桩,其隧道隆起增量值见图3。隧道隆起增量值随着连续成桩数量的增加呈现增加的趋势,但并不是线性增加,而是逐渐地减缓。从图3可以看出,减少每次连续成桩数量,待打桩产生的孔隙水压力部分消散后继续进行深层搅拌桩施工是控制隧道隆起值的有效途径。      进行大面积深层搅拌桩加固时,在不同打桩条件下,上下行线底隆起值比较见图4。下、上行线隧道实测值分别是在N1区、N2区(如图2)深层搅拌桩施工过程中,下(上)行线隧道的实测隆起

7、值。上下行线隧道隆起实测值相差如此大(其相对隧道位置、桩长、等效桩数相同)的主要原因是下行线隧道边加固采取了下列措施。      以前杨高路下立交开挖基坑的分条方式为土条的中线与地铁隧道基本平行,开挖时地铁隧道的回弹较大。本工程施工中,为减小各条土体开挖对地铁隧道的影响,基坑土条与隧道成斜交,如图7所示,基本垂直。这种分条方式相当于土条中只有一部分土体开挖会对隧道回弹产生较大的影响,同杨高路下立交相比,相当于减小了地铁隧道上部的卸荷量,从而使得隧道的回弹量小些。 (3)加设支撑      为了减

8、少基坑暴露时间,按照设计要求,土方开挖分段、分层、分小段,并限时完成每小段的开挖、开挖后加支撑12道,纵向间距4m。3.4 监测及信息化施工      隧道上方的基坑开挖是高风险性工程,下立交通道底离运营地铁隧道顶最近只有2.8m,运营地铁隧道的变形控制要求极高,因此跟踪监测十分重要。东方路下立交工程中采用了自动监测系统,进行信息化施工技术。      地基加固和基坑开挖期间,根据大量的监测数据,利用理论和数值反分析工具预测预报下一步施工引起隧道位移,随时掌握隧道位移情况,及时预报施工中出现的问题,信息化指导施工。4 控制效果      在东方路下立交工程的施工过程中,紧密结合工程,提出基坑施工对下方运营地铁隧道变形的控制方法,解决了隧道上方近距离基坑开挖的施工这一国内外罕见的技术难题,成功地将运营地铁隧道的位移控制在20mm之内。运营地铁隧道下行线最终隆起12.25mm,上行线最终隆起11.79mm,确保了地铁的运营安全。 参考文献1 吉茂杰.地铁隧道上方基坑施工影响研究：学位论文.上海：同济大学，20002 陈永福.深基坑开挖回弹计算的探讨.见：首届全国岩土工程博士学术讨论会论文集.上海：同济大学出版社，1991