基坑施工监控对临近地铁隧道影响分析.doc

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基坑施工监控对临近地铁隧道影响分析

摘要:

本文以上海某深大基坑开挖工程为例，详尽阐述了其控制地铁隧道变形的相关技术措施和地铁监护管理经验。

同时结合隧道变形监测数据，就基坑开挖对临近地铁隧道的影响进行了分析。

通过采用远程监控系统、隧道内沉降位移自动化监测等手段，以及采取严格的地铁隧道变形保护措施，对基坑开挖施工全过程进行了有效的监控。

在基坑开挖期间，隧道结构的沉降变形控制在安全范围，确保了地铁结构及运营安全。

相关研究成果可供地铁监护借鉴、参考。

关键词:

深大基坑;隧道变形;技术措施;监护管理

1引言

     上海区间隧道一般覆土深度在7～25m，多位于②～⑦1层，所处地层多属于淤泥质软粘土层，该类土层具有明显“高含水量、高灵敏度、高压缩性、低密度、低强度、低渗透性”等特性，见表1示。

其显著特点就是，土层一经扰动，其强度明显降低，且会在较长的时间内发生固结和次固结沉降，累计沉降量大。

     近年来部分学者就上海地铁基坑的开挖施工对临近地铁隧道带来不利影响开展了理论与工程控制实践研究［1～10］，得到了一些控制对临近地铁隧道影响的措施及计算分析方法。

但从地铁专业监护角度分析的并不多。

     同时，随着上海轨道交通网络化运营的发展和地下空间的开发，临近地铁工程活动监护项目数量及难度风险倍增，不少项目甚至与地铁结构是零距离接触，“深、大、难、险”特点显著，其对地铁结构的安全影响较大。

要控制工程施工对隧道的影响，对项目施工进行全过程监控，采取有效的监控措施，确保地铁隧道结构的安全，其具有重大的现实意义。

本文结合上海某基坑工程实例进行分析，其对项目的监控措施可供参考。

2工程概况

2．1工程概述

     项目位于上海市徐汇区，地块东临陕西南路，南靠南昌路，西依襄阳南路，北毗淮海中路。

在淮海中路一侧紧邻运营中的地铁1号线区间隧道，隧道埋深约11．0m。

在地块场地内临南昌路及陕西南路分别与在建的地铁10号线车站及待建的12号线车站相邻。

相邻处的地下连续墙为地铁车站和地块基坑共用墙，共用墙是车站的永久结构墙，淮3地块与1号线位置关系如图1所示。

     根据施工计划及周边环境保护要求，基地共分为10块基坑进行施工作业，2-A基坑开挖时，各个基坑地下连续墙围护结构都已经完成，地下连续墙插入比不小于1，仅剩3-B2、4-B、2-B区局部坑内加固没有完成，1-D主体结构已经施工到地面一定高度。

2-A区基坑面积约8800m2，开挖深度为19．9m，局部深坑开挖达到22．30m。

1号线隧道外边线距2-A基坑围护结构边线约25．0m，在1号线与2-A基坑之间有两道地下连续墙。

2．2基坑地质条件

     场地基坑开挖土层为②层褐黄-灰黄色粉质粘土、③层淤泥质粉质粘土、④层灰色淤泥质粘土、第⑤1a层灰色粘土。

③层、④层为流塑，高压缩性，抗剪强度低，局部夹有薄层粉性土，开挖时局部可能会产生管涌、流砂，⑤1a层为软塑，高压缩性，都对基坑围护结构稳定性不利，是影响围护结构位移变形的主要土层。

2．3基坑开挖施工组织

     2-A区基坑二～四层土挖土采用盆式开挖，分5个分块按顺序进行，中部采用大开挖，四周靠地下连续墙处周边各分块再按支撑分成若干小条，逐条开挖。

每块土方开挖后及时浇筑支撑，对于邻近1号线隧道侧的对撑主桁架和坑边支撑要求在24小时内完成与先前施工支撑的对接受力，其余侧的支撑要求在48小时内完成与先前施工的支撑的对接受力。

采用4台大挖机（栈桥上）和8台小挖机（基坑内）挖土。

     第五层土体开挖，边挖边形成垫层，为控制围护结构及1号线隧道变形过大，快速形成大底板，以严格控制坑底隆起，局部落深处应在大底板形成后，在有支撑的条件下快速开挖施工。

2．4基坑开挖中对地铁保护的主要措施

     基坑开挖对邻近地铁隧道变形影响很大，需要对基坑开挖涉及到的各工序采取有针对性的保护措施，控制基坑开挖施工对地铁结构变形的影响。

主要在以下几个方面控制:

（1）地下连续墙围护结构施工质量控制。

保证地下连续墙施工质量;基坑开挖过程中，如发现地墙开裂渗水，则须及时采取墙外双液跟踪注浆，配备聚氨酯等抢险堵漏材料应急。

（2）降水工程质量控制。

降水按照适时、适量的控制原则，由经验丰富的专业单位进行承压水的降压工作。

应在基坑外设置水位观测孔，加强对水位的观测，必要时回灌水，避免降压过量危及周围环境安全。

暴露的降水井管四周要及时回填粘土封密。

     （3）坑内加固质量控制。

坑底以下一定深度进行裙边加固，增大被动区土压力，有利于基坑围护结构的稳定。

开挖前需抽检土体加固质量，达到设计要求方可开挖土体。

     （4）基坑挖土、支撑施工质量控制。

土方开挖前，根据时空效应原理，在规定时间内完成土方、支撑的施工，根据挖土方案对出土量进行计算。

3现场监控基坑开挖施工

3．1现场监护主要手段

     地铁现场监护是控制施工对地铁结构影响的关键，现场监护的质量决定着地铁保护的好坏。

现场监护是对建设项目施工全过程的监控，对施工各个环节进行监护指导。

现场监护主要手段有:

（1）以地铁保护区范围项目设计施工技术审查意见书为指导，以监护方案为依据进行现场监护。

（2）信息化指导施工。

1号线隧道上行线有自动化沉降监测，上、下行线有人工沉降监测，上行线另有水平位移监测和收敛位移监测，全面监测1号线隧道结构变形情况，结合隧道结构检查，为现场监护提供支持。

     （3）施工控制预警标准。

当隧道结构变形超过0．5mm/day、靠近1号线一侧的围护结构位移超过1．0mm/day、监测值超过日监控指标或总变形控制量的1/2和其它危及地铁1号线安全的事情发生时，现场监护人员应及时报警，并督促建设施工单位采取可靠措施，保障地铁1号线设施和运营线路的安全。

     （4）与施工各方互动，确保施工技术方案落实到位。

现场监护组应通过现场建议书及监护备忘录形式提出相应要求和整改措施，建设方达到相应施工要求方可允许其施工作业。

     （5）对开挖过程进行24小时跟踪监控，对挖土及支撑时限严格控制，控制基坑围护变形，减小对地铁隧道影响。

3．2现场监护成功经验

     2-A基坑土方量达20万左右，由于场地位于上海市中心，土方运送受到很大的限制，同时1-D区正在进行塔楼上部结构施工。

从第二层土方开挖到大底板浇筑完毕，仅用了80天时间，提前计划一周完成。

通过对2-A基坑开挖支撑施工的现场监护，有一些较好监护心得如下:

（1）按照认可的土方开挖施工方案进行施工监控，有章可循。

出现与施工计划不一致的情况，应与各方及时沟通，分析存在的问题，及时调整施工方案。

（2）主抓每天出土量，如果当天没有完成计划出土量的80%，监护人员要求加快土方开挖进度，如连续三天累计没有完成计划量的80%，发监护建议书或备忘录要求建设方立即采取切实可行的方案，加快土方开挖进度。

     （3）邻近1号线地铁侧的留土开挖支撑时间严格控制在24小时以内，通过亲临开挖现场和视频实时监控的方式，全面监控开挖支撑施工过程，如发现支撑跟进不及时，人力机械配备不足时，及时要求增加人力物力。

     （4）以围护结构位移监测数据和隧道结构变形监测数据为指导，如围护结构位移与隧道结构变形超过报警值时，应立即与建设方商议施工计划，加快土方开挖，快速形成支撑，控制围护结构位移过大，减少施工总时间，以利控制隧道结构变形。

     （5）第五层土边挖边形成垫层，2-A区近地铁侧的垫层加钢筋网增大垫层的整体刚度，控制围护结构的侧向位移。

3．3现场监护改进

     现场监护工作责任重大，要很好地完成工作要求，面临着许多的困难。

（1）现场监护不是施工主体，如现场有违规行为发生，唯有通过建设方去要求施工方实行对地铁保护有利的相关施工计划或报轨交行政执法部门处理。

（2）隧道变形监测数据不能够准确反映施工工况，甚至出现监测数据失真状况，为现场监护人员判断安全施工增大了难度。

需有强大技术力量支撑现场监护。

     （3）现场监护人员应不断积累经验，加强现场管理能力的培养，同时应继续加大工程技术继续教育的力度，提高现场监护人员的技术实力。

4基坑开挖施工对隧道结构变形影响分析

     隧道结构变形监测是监控施工对隧道影响的主要方法，在2-A基坑开挖施工期间，每天依据监测数据进行分析，判断隧道的变形趋势。

从图2可知:

SJL44～SJL78测点对应范围基本上是2-A基坑的开挖影响范围，SJL44～SJL78点沉降位移均为负值，说明基坑开挖引起该段隧道下沉，隧道正对基坑中心区域处的测点沉降总量最大，即SJL52～SJL60，沉降位移在－4．49～－5．54mm之间，较符合基坑开挖工况。

     2-A区开挖各工况下隧道上行线自动沉降变化量如图3所示，由图3可知，在第二、三、四层土开挖期间，隧道对应区域测点位移变化量为正值，第一、五层土开挖及大底板浇筑期间，隧道对应区域测点位移变化量为负值。

第二、三、四层土体标高均高于隧道顶部标高，其开挖引起隧道上部土体的位移，引起隧道隆起。

第一层土体开挖时自动测量仪器与人工沉降对应归零，可能受到影响，第五层土体标高已经低于隧道顶部埋深，由于围护结构向基坑内位移，隧道侧向及底部土体开始扰动位移，引起隧道沉降。

     图4、图5为2-A区基坑开挖期间对应隧道上下行线人工长期监测沉降变化曲线，其中L468～L490大致对应SJL79～SJL1，R466～R490大致对应SJL79～SJL1。

由图上可知隧道在2-A开挖期间沉降，与自动监测变化趋势一致，说明2-A基坑开挖引起了1号线隧道下沉，隧道最大沉降为－5．54mm，但沉降的总量在可控制范围内，2-A基坑开挖施工监护对隧道位移控制起到了重要作用。

5结语

     本文就基坑开挖对隧道的变形控制措施、现场施工监护管理、监护成效进行了分析总结。

经过对基坑开挖施工全过程的监控，执行相关的技术保护要求，施工方严格按照议定的施工开挖方案进行施工作业，对隧道变形的控制是成功的。

但同时也要加强对测量的分析，增加测量的准度，为指导开挖施工提供正确的依据。

主要结论如下:

（1）强化施工方案的执行力度。

原则上没有不可抗力的影响因素，必须按照认可的施工方案指导施工作业。

（2）采用远程监控系统，其为地铁监护提供24小时全天候基坑开挖施工全过程，便于相关负责人实时了解基坑开挖过程，及时控制。

     （3）以隧道内自动化监测数据为指导，可提供隧道每天的沉降变化数据，及时指导基坑开挖施工作业，适时掌握隧道沉降变形情况，利于控制基坑开挖对地铁隧道变形的影响。

     （4）采取严格的地铁隧道保护措施，2-A基坑开挖对隧道沉降变形影响控制在－6mm内，隧道结构安全处于可控状态。

     （5）加强地铁监护现场管理，及时掌握基坑开挖状态，使基坑开挖作业处于监护的正常管理内，确保了地铁结构及运营的安全。

参考文献（References）

［1］蒋洪胜，侯学渊．基坑开挖对临近软土地铁隧道的影响［J］．工业建筑，2002，（5）:

53-56．（JiangHongsheng