基坑开挖引起下方地铁隧道位移的控制措施.doc

基坑开挖引起下方地铁隧道位移的控制措施1、引言基坑开挖卸载必定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，故采纳合计时空效应的施工方法进行开挖。基坑开挖必定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[2～4]，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，下方建筑物所同意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④灰色淤泥质黏土中。工程地质特性.3、减小隧道位移的施工控制措施为了保证下立交工程的施工安全，也保证运行中地铁二号线的安全，本基坑工程采纳了水泥搅拌桩加固、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，提升土体强度，防止土体液化，从而增加基坑的抗浮性能，提升基坑的稳定，减小坑底的回弹及下方隧道的隆起变形。③-1层为灰色淤泥质粉质黏土，饱和，含水量50%，土质不均，③-2、③-3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碰到水，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，提升了土层的土体强度和密度以及回弹模量。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。并且依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浮现增加的趋势，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持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用了以下措施。〔1〕充分利用遮拦效应由于在下行线隧道外侧已经打了一排遮拦桩，遮拦桩施工完毕到靠近遮拦桩的深层搅拌桩施工已有20d左右的时间，遮拦结构达到了比较高的强度，水泥土和型钢形成一个整体，能承受一定的水平荷载；而上行线隧道外侧的遮拦桩施工完毕到靠近遮拦桩的深层搅拌桩施工只有3d，水泥土还远没有达到强度，其遮拦效果不好。〔2〕控制连续成桩数量N1区的深层搅拌桩天天施工7～14根，共施工了11d，而N2区相同桩数的深层搅拌桩只施工了3d，几乎是连续施工。由于隧道的变形主要是由深层搅拌桩施工产生的孔隙水压力引起，N1区搅拌桩的施工速度很慢，先前打桩产生的部分孔隙水压力已经消散，因而隧道的隆起值较N2区施工时的小得多。N2区的深层搅拌桩几乎是连续成桩，其产生的超孔隙水压力来不及消散，隧道隆起较大。〔3〕隧道上方加固在地铁隧道两侧进行抗拔桩施工前，先在隧道上半圆环圈采纳双液注浆加固，双液注浆厚度1m.双液分别为A液和B液，A液为水∶水泥∶膨润土∶∶∶∶0.03，水泥采纳42.5一般硅酸盐水泥；B液为水玻璃；A液∶B液=1∶1.地基加固的作用：首先，增大土体的C、φ值，增大土体的弹性模量，使得基床系数k增大，进而使得隧道纵向弹性特征值增大，从而隧道的变形减小；其次，加固体形成的整体性很好的空间厚板体系，在打桩产生挤土作用时，增大土体对隧道的约束，从而可以有效地限制隧道的隆起。合理安排打桩顺序，先在地铁隧道上方进行地基加固，然后打靠近隧道的深层搅拌桩〔内插型钢〕作为遮拦结构，利用先打桩自身的遮拦作用，可以减小隧道的隆起值。在N1区施工之前，在隧道上半圆环圈采纳