1 工程概況

上海靜安區大中里項目46#地塊面積約4 300 m2,其中深基礎范圍\\(A區\\)基坑開挖深度為3.95~4.55 m,面積約3 810 m2;淺基礎范圍\\(B區\\)基坑開挖深度為1.55 m,面積約350 m2,其中A區的底板施工為本文的論述依據\\(圖1\\).

2 隧道變形情況及分析

盾構隧道上方基坑施工一方面造成隧道上方卸載,誘發隧道上隆,另一方面在基坑內外兩側沿隧道縱向、橫向形成偏壓,從而導致盾構結構發生不均勻變形.

\\(a\\)基坑開挖土體卸荷使地鐵隧道下部土體隆起,隧道隨之隆起;\\(b\\)由于軟土特有的流變性,使得基坑開挖卸荷越快,基坑暴露時間越長,基坑的穩定性就越低,對基坑下部地鐵隧道的安全就越不利;\\(c\\)基坑工程降水引起地下水位變化,地下水浮力隨之改變,這也會引起地鐵隧道隆起;\\(d\\)基坑周邊地面道路行駛車輛的動載、場地施工機械和材料的靜載等,會增加基坑下方地鐵盾構隧道的隆起量.46#地塊首層板早已澆筑完成,同時上部結構將于5月份封頂,這段時間里地鐵隧道的隆沉數據穩定,有一定的回落趨勢.

經過觀察分析,地鐵正上方每塊實際開挖時間對隆沉的影響并不大,由于施工要保證在23:00至次日6:00之間完成,所以每天的基坑裸露時間相差無幾,只有非地鐵正上方分塊開挖時基坑裸露時間較長,其施工最好不要幾個分塊連續進行,易產生隆起達到報警值的情況,影響地鐵隧道安全.

綜合以上分析,并且考慮46#地塊的實際情況,認為底板施工對隧道變形影響的主要原因有:

\\(a\\)基坑開挖引起土體卸載,從而導致隧道下方土體隆起,致使隧道隆起;\\(b\\)土體一經開挖,隧道將產生持續變形;\\(c\\)兩側土體的開挖施工會引起隧道隆起的加劇;\\(d\\)基坑周邊所有對坑邊形成壓載的車輛或材料均會引起坑底隆起,從而導致隧道隆起變形;\\(e\\)各分塊之間相互影響,最大隆起點隨著底板分塊施工的變化而變化,當底板形成整體后抵抗隆起能力變強.

3 施工技術措施[1-7]

3.1 土體加固

根據Winkler的理論,如果對基坑底部及隧道周邊土體進行加固,可以提高土體的抗剪強度指標,增大地基土的基床系數,進而減小隧道的變形.現場土體加固如圖2所示.

3.2 采用抗拔樁

在運營地鐵隧道兩側設置抗拔樁并使其與底板有效連接后,就相當于在地鐵隧道周圍加了一道保護箍,限制了隧道和周圍土體的變形.

本工程采用的SMW工法的深層攪拌樁對地鐵影響較小,并且土體加固也采用深層攪拌樁方法,便于統一施工.實際工程中,位于隧道上方的各分塊底板施工時,兩端須與工程樁連接,共同抵抗隧道的上浮,抗拔樁示意見圖2.

3.3 施工過程中對隧道變形全方位監控

除了上述措施外,對隧道全方位監控也是一個十分必要的施工技術措施.加強監控頻率,提高監控報警值要求,防患于未然,確保工程施工中地鐵結構的安全.確保地鐵結構設施絕對沉降量及水平位移量≤20 mm,隧道變形曲線的曲率半徑≥15 000 m,相對彎曲≤1/2 500.若檢測結果顯示變形過大,則應及時調整分塊大小,減小每次開挖的卸載量,確保地鐵設施的安全.

3.4 合理的分區分塊和施工順序

在底板施工過程中,分區分塊合理與否直接影響了開挖過程中坑底隆起的程度,分塊過大過寬,易導致每次開挖隆起過大,分塊過小,又會拖延工期.此外,施工順序也對底板施工過程中坑底隆起變形產生一定的影響,從一頭直接按分塊開挖到另一頭,這種做法如不壓載會導致坑底中心變形隆起過大,從最簡單的縱斷面考慮,單位均布荷載下,跨中撓度隨著跨度的增加而增大.本工程中46#地塊開挖和底板施工過程中,每1 個小分塊都是在經過計算保證每次隆沉大小的前提下進行設計的,同時施工順序也是經過理論分析后進行安排的.

4 經驗與總結

大中里項目46#地塊現底板施工完成,至今為止,施工單位通過調整施工方案、控制開挖挖土時間、縮短放鋼筋籠時間與加強各環節的銜接性,盡可能提早了澆筑底板混凝土的時間,有效控制了隧道的隆沉和變形,保證了地鐵隧道的累積隆沉值和收斂變形大小滿足相關要求.

在底板施工過程中,有以下幾個經驗:

\\(a\\)建設單位、設計單位和施工單位必須要深刻認識和充分重視工程的風險性,以此來保證施工安全和地鐵運營安全;\\(b\\)上海軟土的特性導致基坑暴露時間越長,底板施工過程對隧道的隆沉和變形影響就越大;\\(c\\)對隧道上方即將施工的土體進行全面加固,并對隧道周邊采用門式加固,此外采用抗拔樁設計,這是控制隧道隆起的一種較為有效并極為重要的手段;\\(d\\)嚴格控制單塊土體的施工時間是十分重要的,但也要盡可能的縮短整個工程的施工工期.盡管在施工過程中各施工工序之間的搭接良好,縮短了單塊的施工時間,控制了隧道隆起變形,但數據監測表明,一旦開挖土體,縱然底板施工完畢,隧道也將隨之產生持續變形,因此,在條件許可的情況下,盡量保證連續高速施工;\\(e\\)不同塊體施工會引起相鄰塊體下方隧道的持續隆起變形,隧道變形持續到結構完成后相當長一段時間;\\(f\\)隧道兩側土體的開挖施工會加劇隧道的隆起,因此,非隧道正上方土方開挖及結構施工也應盡可能縮短時間;\\(g\\)利用自動化即時監測系統掌握隧道變形情況,對監控施工過程、保證地鐵運營安全十分重要.

綜上所述,類似工程必須保證有絕對認真負責的全過程監控,時刻了解地鐵隧道的變形情況,知己知彼,嚴格控制加固土質量,底板施工嚴格控制施工時間,只有這樣,才能保證施工和地鐵運營的安全.

參 考 文 獻

[1] 秦前波,放引晴.基坑開挖機上蓋荷載對下臥隧道結構的影響分析[J].建筑結構,2012\\(6\\):107-111.

[2] 李志高,劉國彬,曾遠,等.基坑開挖引起下方隧道的變形控制[J].地下空間與工程學報,2006\\(6\\):430-433.

[3] 彭敏.深大基坑施工時對下臥運營地鐵隧道的專利保護技術[J].建筑施工,2010\\(9\\):24-26.

[4] 劉志明,何振華.下穿匝道明挖基坑對下臥地鐵盾構隧道的影響分析[J].市政技術,2013\\(5\\):52-55.

[5] 葉耀東,王如路,劉海.運營地鐵隧道上方基坑施工技術研究[J].建筑技術,2006\\(12\\):921-923.

[6] 王如路,劉海.地鐵運營隧道上方深基坑開挖卸載施工的監控[J].地下工程與隧道,2005\\(1\\):22-26.

[7] 劉世杰,王乾程.大跨度超淺埋地鐵隧道沉降控制施工對策[J].科技資訊,2009\\(36\\):15.