基坑開挖引起下方地鐵隧道位移的控制措施

1、解決方案示范文本 | Excellent Model Text 資料編碼：CYKJ-FW-142編號：_基坑開挖引起下方地鐵隧道位移的控制措施審核：_時間：_單位：_基坑開挖引起下方地鐵隧道位移的控制措施用戶指南：該解決方案資料適用于為完成某項目而進(jìn)行的活動或努力工作過程的方案制定，通過完善工作思路，在正常運(yùn)行中起到指導(dǎo)作用，包括確定問題目標(biāo)和影響范圍、分析問題并提出解決方案和建議、成本計劃和可行性分析、實施和跟進(jìn)。可通過修改使用，也可以直接沿用本模板進(jìn)行快速編輯。1、引言基坑開挖卸載必然引起下方已有建筑物的位移，對下方建筑物的使用功能和安全性產(chǎn)生影響甚至造成嚴(yán)重危害1.控制上方卸荷對下方已有

2、建筑物的影響以及合理選擇控制地下建筑物位移的工藝，保證下方建筑物的正常使用，成為工程界急需解決的一個難題。上海東方路下立交工程基坑開挖位于已運(yùn)營的地鐵隧道二號線之上。在地鐵隧道上方開挖寬達(dá)18m、深6.5m的深基坑工程，基坑坑底距隧道頂部的最近距離只有2.8m.常規(guī)的大面積開挖不能滿足地鐵隧道的容許變形要求，故采用考慮時空效應(yīng)的施工方法進(jìn)行開挖?；娱_挖必然引起下方建筑物的位移，下方建構(gòu)筑物位移量的大小與許多因素有關(guān)24，如：基坑卸荷量（開挖深度）、卸荷模量、開挖方式（時空效應(yīng)）等等。然而，下方建筑物所允許的位移量是非常小的。我們從施工工藝上分析開挖卸載對下臥隧道的影響，并提出控制措施，取得了

3、成功。2、工程概況東方路下立交工程位于上海東方路、世紀(jì)大道和張楊路交叉口（見圖1）。下立交工程下方有已建及規(guī)劃建設(shè)的3條軌道交通線穿過，自北向南依次為明珠線二期、地鐵二號線及規(guī)劃地鐵R4線區(qū)間隧道（見圖2）。工程范圍全長600m.其中N1、N2分段位于正在運(yùn)營中的地鐵二號線上方，施工過程中必須對地鐵線進(jìn)行保護(hù)。運(yùn)營地鐵二號線隧道距地道底板最近處為2.8m，隧道大多位于灰色淤泥質(zhì)黏土中。工程地質(zhì)特性.3、減小隧道位移的施工控制措施3.1加固地基為了確保下立交工程的施工安全，也確保運(yùn)行中地鐵二號線的安全，本基坑工程采用了水泥攪拌樁加固、三重管高壓旋噴樁加固和雙液注漿加固。通過加固軟弱地基，提高土體

4、強(qiáng)度，防止土體液化，從而增加基坑的抗浮性能，提高基坑的穩(wěn)定，減小坑底的回彈及下方隧道的隆起變形。-1層為灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，飽和，含水量50%，土質(zhì)不均，-2、-3層為粉土和粉質(zhì)黏土，土層也飽和，該三層土層正好在下立交底板的位置。在施工期間，如果這三層土受到擾動或遇到水，極容易液化，進(jìn)而引起基坑塌方，造成事故。我們對這三層土也進(jìn)行加固，注入了大量水泥漿，提高了土層的土體強(qiáng)度和密度以及回彈模量。3.2施作攪拌樁在隧道上方攪拌樁施工時，攪拌樁施工的卸荷量也受攪拌樁的水灰比和注漿量的影響，通過調(diào)整注漿量和控制水灰比可以調(diào)整卸荷量。并且根據(jù)攪拌樁的擠土效應(yīng)的力學(xué)模型，深層攪拌樁的擠土效應(yīng)與貫入的“泥漿

5、樁”的等效半徑和樁長有關(guān)，控制注漿量和控制水灰比可以調(diào)整“泥漿樁”的等效半徑，從而控制攪拌樁的擠土效應(yīng)。下行線隧道兩側(cè)分別連續(xù)施作了2根、6根、21根深層攪拌樁，其隧道隆起增量值見圖3.隧道隆起增量值隨著連續(xù)成樁數(shù)量的增加呈現(xiàn)增加的趨勢，但并不是線性增加，而是逐漸地減緩。從圖3可以看出，減少每次連續(xù)成樁數(shù)量，待打樁產(chǎn)生的孔隙水壓力部分消散后繼續(xù)進(jìn)行深層攪拌樁施工是控制隧道隆起值的有效途徑。進(jìn)行大面積深層攪拌樁加固時，在不同打樁條件下，上下行線底隆起值比較見圖4.下、上行線隧道實測值分別是在N1區(qū)、N2區(qū)（如圖2）深層攪拌樁施工過程中，下（上）行線隧道的實測隆起值。上下行線隧道隆起實測值相差如此

6、大（其相對隧道位置、樁長、等效樁數(shù)相同）的主要原因是下行線隧道邊加固采取了下列措施。（1）充分利用遮攔效應(yīng)由于在下行線隧道外側(cè)已經(jīng)打了一排遮攔樁，遮攔樁施工完畢到靠近遮攔樁的深層攪拌樁施工已有20d左右的時間，遮攔結(jié)構(gòu)達(dá)到了比較高的強(qiáng)度，水泥土和型鋼形成一個整體，能承受一定的水平荷載；而上行線隧道外側(cè)的遮攔樁施工完畢到靠近遮攔樁的深層攪拌樁施工只有3d，水泥土還遠(yuǎn)沒有達(dá)到強(qiáng)度，其遮攔效果不好。（2）控制連續(xù)成樁數(shù)量N1區(qū)的深層攪拌樁每天施工714根，共施工了11d，而N2區(qū)相同樁數(shù)的深層攪拌樁只施工了3d，幾乎是連續(xù)施工。由于隧道的變形主要是由深層攪拌樁施工產(chǎn)生的孔隙水壓力引起，N1區(qū)攪拌樁的

7、施工速度很慢，先前打樁產(chǎn)生的部分孔隙水壓力已經(jīng)消散，因而隧道的隆起值較N2區(qū)施工時的小得多。N2區(qū)的深層攪拌樁幾乎是連續(xù)成樁，其產(chǎn)生的超孔隙水壓力來不及消散，隧道隆起較大。（3）隧道上方加固在地鐵隧道兩側(cè)進(jìn)行抗拔樁施工前，先在隧道上半圓環(huán)圈采用雙液注漿加固，雙液注漿厚度1m.雙液分別為A液和B液，A液為水水泥膨潤土外摻劑=0.71.00.030.03，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥；B液為水玻璃；A液B液=11.地基加固的作用：首先，增大土體的C、值，增大土體的彈性模量，使得基床系數(shù)k增大，進(jìn)而使得隧道縱向彈性特征值增大，從而隧道的變形減小；其次，加固體形成的整體性很好的空間厚板體系，在打樁產(chǎn)

8、生擠土作用時，增大土體對隧道的約束，從而可以有效地限制隧道的隆起。合理安排打樁順序，先在地鐵隧道上方進(jìn)行地基加固，然后打靠近隧道的深層攪拌樁（內(nèi)插型鋼）作為遮攔結(jié)構(gòu)，利用先打樁自身的遮攔作用，可以減小隧道的隆起值。在N1區(qū)施工之前，在隧道上半圓環(huán)圈采用雙液注漿加固，加固已有25d左右的時間，而在N2區(qū)深層攪拌樁施工前，下行線隧道上方?jīng)]有進(jìn)行加固。隧道上方加固提高土體的強(qiáng)度，增大了土體對隧道的約束，從而可以有效地限制隧道的隆起。可以明顯看出，采取上述打樁措施具有很好的效果，可以減小攪拌樁施工引起隧道的變形。3.3基坑土體分層、分條開挖基坑開挖前對施工范圍內(nèi)土體（包括坑內(nèi)土體、坑底土體及隧道周邊土

9、體）進(jìn)行加固，使土體具備自立性，以利土體開挖。待坑內(nèi)土體、坑底土體及隧道周邊土體、卸載抗拔樁達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度（底板以上土體強(qiáng)度達(dá)到1.0MPa，底板以下土體強(qiáng)度達(dá)到1.2MPa）后才進(jìn)行開挖。N1、N2兩個基坑均長約26m，寬18.1m，與地鐵二號線近于垂直，出于保護(hù)地鐵線，不能按照常規(guī)方法進(jìn)行土方開挖，必須考慮分層、分小段、分條開挖。（1）分層開挖基坑深達(dá)6.5m，不應(yīng)一次開挖到底，一次大面積卸荷會使得地鐵隧道的回彈量過大，超過地鐵保護(hù)的要求限制。對于N1段，因為加固的時間相對較短，坑內(nèi)土體的強(qiáng)度相對較小，故分4層開挖，上面的3層（D1、D2、D3）采用整體挖除（圖5），下面的一層分條開挖。破土

10、削掉0.5m土層D1，監(jiān)測數(shù)據(jù)在控制范圍以內(nèi)再挖D2層，D2層厚1m，地鐵隧道回彈量為0.75mm，而后挖D3，D3層厚2m，地鐵隧道回彈量為1.98mm，很明顯，大面積卸荷時，卸荷量對地鐵隧道的影響非常的大。N2段一方面由于土體加固的時間相對較長，坑內(nèi)土體的強(qiáng)度也就相對較大，另一方面受實際的施工條件和工期的限制，決定分三層開挖（圖6），一二兩層為一次性挖除，第三層分條開挖，相應(yīng)調(diào)整了每層開挖土體的厚度，監(jiān)測結(jié)果顯示地鐵隧道的回彈量完全在控制的范圍內(nèi)。（2）分條開挖以前楊高路下立交開挖基坑的分條方式為土條的中線與地鐵隧道基本平行，開挖時地鐵隧道的回彈較大。本工程施工中，為減小各條土體開挖對地鐵

11、隧道的影響，基坑土條與隧道成斜交，如圖7所示，基本垂直。這種分條方式相當(dāng)于土條中只有一部分土體開挖會對隧道回彈產(chǎn)生較大的影響，同楊高路下立交相比，相當(dāng)于減小了地鐵隧道上部的卸荷量，從而使得隧道的回彈量小些。（3）加設(shè)支撐為了減少基坑暴露時間，按照設(shè)計要求，土方開挖分段、分層、分小段，并限時完成每小段的開挖、開挖后加支撐12道，縱向間距4m。3.4監(jiān)測及信息化施工隧道上方的基坑開挖是高風(fēng)險性工程，下立交通道底離運(yùn)營地鐵隧道頂最近只有2.8m，運(yùn)營地鐵隧道的變形控制要求極高，因此跟蹤監(jiān)測十分重要。東方路下立交工程中采用了自動監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)行信息化施工技術(shù)。地基加固和基坑開挖期間，根據(jù)大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用理論和數(shù)值反分析工具預(yù)測預(yù)報下一步施工引起隧道位移，隨時掌握隧道位移情況，及時預(yù)報施工中出