淺埋運(yùn)營(yíng)地鐵隧道上方大面積基坑施工技術(shù) 【摘要】本文介紹了在埋深較淺的已投入運(yùn)營(yíng)的地鐵隧道上方大面積基坑施工技術(shù),解決了基坑開(kāi)挖卸載后可能造成地鐵隧道上浮引起變形的問(wèn)題,為今后類(lèi)似工程提供一定的借鑒作用。 【關(guān)鍵詞】淺埋地鐵隧道;基坑施工;變形控制;監(jiān)測(cè) 一、工程概況 南京路下沉式廣場(chǎng)位于南京西路和西藏中路口,地處本市鬧市中心。下沉式廣場(chǎng)建筑面積近8000平方米,與建成的南京路地下人行通道、地鐵1號(hào)線(xiàn)、2號(hào)線(xiàn)、M8線(xiàn)出入口相連,建成后可解決地鐵一號(hào)線(xiàn)、二號(hào)線(xiàn)、M8線(xiàn)三線(xiàn)車(chē)站進(jìn)出客流與過(guò)西藏路、南京路客流的交匯,形成區(qū)域性的客流中心。 下沉式廣場(chǎng)基坑絕大部分位于運(yùn)營(yíng)中的地鐵一號(hào)線(xiàn)、二號(hào)線(xiàn)區(qū)間隧道上方,地鐵一號(hào)線(xiàn)、二號(hào)線(xiàn)上下行線(xiàn)共四條區(qū)間隧道在下沉式廣場(chǎng)中心區(qū)域底板下呈“井”字型穿越。其中,下沉式廣場(chǎng)范圍內(nèi)地鐵二號(hào)線(xiàn)隧道埋深較深,隧道頂部絕對(duì)標(biāo)高-11.162m,地鐵一號(hào)線(xiàn)隧道埋深相對(duì)較淺,下沉式廣場(chǎng)范圍內(nèi)隧道頂部絕對(duì)標(biāo)高僅為-3.85m,下沉式廣場(chǎng)底板的絕對(duì)底標(biāo)高為-0.623,距一號(hào)線(xiàn)隧道頂部?jī)H3m左右。 二、施工難點(diǎn) (一)下沉式廣場(chǎng)地理位置十分特殊,地鐵一號(hào)線(xiàn)、二號(hào)線(xiàn)四條區(qū)間隧道在其底板下呈“井”字型穿越。尤其是埋深較淺的一號(hào)線(xiàn)區(qū)間隧道頂部距底板底的距離最小處僅3m左右。整個(gè)下沉式廣場(chǎng)底板結(jié)構(gòu)施工幾乎均位于地鐵區(qū)間隧道上方施工。因此,一、二號(hào)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)區(qū)間隧道上方大面積卸載后對(duì)隧道變形的控制是本工程的難點(diǎn)。尤其是對(duì)地鐵一號(hào)線(xiàn)區(qū)間隧道的保護(hù),也是我們施工中必須進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)護(hù)的對(duì)象。 (二)運(yùn)營(yíng)地鐵隧道變形控制指標(biāo)要求非常高。根據(jù)《上海市軌道交通安全保護(hù)區(qū)暫行管理規(guī)定》以及地鐵運(yùn)營(yíng)主管部門(mén)對(duì)本工程的《上海市軌道交通安全保護(hù)區(qū)作業(yè)方案技術(shù)審核意見(jiàn)書(shū)》等要求,為確保運(yùn)營(yíng)地鐵隧道的安全運(yùn)行,施工過(guò)程中必須按照如下變形控制指標(biāo)對(duì)運(yùn)營(yíng)地鐵隧道進(jìn)行保護(hù)。①兩軌道橫向高差≤2mm,軌向偏差和高低差最大尺度值≤4mm/10m。②地鐵結(jié)構(gòu)最終絕對(duì)沉降量及水平位移量≤5mm,日地鐵結(jié)構(gòu)沉降量和水平位移量≤0.5mm,變形曲線(xiàn)的曲率半徑≥15000m,結(jié)構(gòu)相對(duì)彎曲≤1/2500,隧道收斂日變化量≤2mm,結(jié)構(gòu)最終收斂變化值≤10mm。③報(bào)警值:監(jiān)測(cè)值超過(guò)日指標(biāo)或地鐵結(jié)構(gòu)總變形控制量的1/2時(shí)立即報(bào)警。 (三)施工時(shí)間緊,限制條件嚴(yán)格。根據(jù)運(yùn)營(yíng)部門(mén)及設(shè)計(jì)要求,下沉式廣場(chǎng)在地鐵一號(hào)線(xiàn)兩條區(qū)間隧道上方范圍內(nèi)的底板必須分塊施工。每一施工塊必須在一號(hào)線(xiàn)有地鐵監(jiān)護(hù)點(diǎn)的日期時(shí)進(jìn)行施工。同時(shí),分塊底板挖土、截樁、鋼筋綁扎、支模、混凝土澆筑等各道工序必須緊密銜接,一氣呵成,必須在當(dāng)日運(yùn)營(yíng)結(jié)束至次日運(yùn)營(yíng)開(kāi)始的8個(gè)小時(shí)內(nèi)完成所有工序。 (四)分塊底板間施工縫防水要求高。由于下沉式廣場(chǎng)面積非常大,一號(hào)線(xiàn)隧道上方底板分成近30塊小施工塊,因此形成了眾多的施工縫,必須加強(qiáng)施工縫防水處理,若處理不當(dāng),將造成底板滲漏水。 三、關(guān)鍵性技術(shù)措施及施工方案 通過(guò)對(duì)工程難點(diǎn)仔細(xì)深入分析不難看出,施工期間運(yùn)營(yíng)地鐵隧道的抗浮是施工關(guān)鍵。尤其是地鐵一號(hào)線(xiàn)隧道,本身埋置深度較淺,自然地面下僅7m左右,下沉式廣場(chǎng)基坑開(kāi)挖深度雖然只有3m多,但基坑底距一號(hào)線(xiàn)頂部?jī)H僅3m,開(kāi)挖卸載面積也相當(dāng)大。如此大面積卸載后對(duì)淺埋的一號(hào)線(xiàn)隧道安全影響極大,必須嚴(yán)格控制一號(hào)線(xiàn)隧道的結(jié)構(gòu)變形與上浮變形。地鐵隧道作為相對(duì)柔性的結(jié)構(gòu),若控制不力使其發(fā)生較大的上浮,將導(dǎo)致隧道相鄰管片產(chǎn)生差異變形,繼而破壞管片接縫處的防水措施,使隧道發(fā)生滲漏水現(xiàn)象,甚至將嚴(yán)重影響到地鐵運(yùn)營(yíng)安全。 經(jīng)與設(shè)計(jì)、地鐵運(yùn)營(yíng)部門(mén)以及各方面專(zhuān)家的反復(fù)論證后,隧道抗浮控制通過(guò)鉆孔灌注樁抗拔樁、地基加固、底板結(jié)構(gòu)限時(shí)完成,以及結(jié)構(gòu)完成后及時(shí)回壓等措施來(lái)進(jìn)行控制。下沉式廣場(chǎng)使用期間隧道的抗浮通過(guò)足夠數(shù)量的鉆孔灌注樁及

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下沉式廣場(chǎng)底板一體化結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (一)鉆孔灌注樁抗拔樁 考慮到下沉式廣場(chǎng)底板結(jié)構(gòu)上浮問(wèn)題將會(huì)帶動(dòng)底板下一號(hào)線(xiàn)區(qū)間隧道的上浮,因此在下沉式廣場(chǎng)底板下,特別是在一號(hào)線(xiàn)隧道兩側(cè)設(shè)置了一定數(shù)量的Φ600鉆孔灌注樁作為抗拔樁。一號(hào)線(xiàn)隧道兩側(cè)的灌注樁樁身長(zhǎng)度30m(一號(hào)線(xiàn)、二號(hào)線(xiàn)隧道重疊處縮短為10m),樁間距3m,灌注樁距隧道外邊僅500mm。底板施工時(shí)樁頂鋼筋錨入底板砼內(nèi),與底板結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)形成“門(mén)”式抗浮結(jié)構(gòu),共同作用。 由于一號(hào)線(xiàn)隧道兩側(cè)抗浮樁距隧道外邊僅有500mm,因此,抗拔樁的定位放線(xiàn)及成孔時(shí)樁身垂直度控制十分重要。施工中項(xiàng)目部對(duì)隧道邊線(xiàn)及隧道兩側(cè)抗拔樁樁位放樣采用極坐標(biāo)法全站儀放測(cè)。放測(cè)完畢后除了要求監(jiān)理單位進(jìn)行復(fù)核外,還要求地鐵監(jiān)護(hù)部門(mén)到場(chǎng)復(fù)核確認(rèn)。樁身垂直度按不超過(guò)1/300控制,采用經(jīng)緯儀對(duì)樁機(jī)垂直度和鋼筋籠垂直度進(jìn)行校正,嚴(yán)格控制。為嚴(yán)防隧道兩側(cè)抗拔樁成樁期間塌孔,危及列車(chē)運(yùn)行安全,單樁成樁時(shí)間嚴(yán)格控制在12小時(shí)之內(nèi),同時(shí)嚴(yán)格控制泥漿比重與粘度,適量增加泥漿比重,采用膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁,在護(hù)壁泥漿內(nèi)摻入2%的重晶石,穩(wěn)定孔壁。 (二)地基加固 為密實(shí)隧道與底板之間的土體,減小隧道永久性卸載后的上浮,施工范圍內(nèi)實(shí)施滿(mǎn)堂地基加固。考慮到場(chǎng)地地面下有大量埋深較深的地下障礙物,清障時(shí)隧道上方土體卸載較大,滿(mǎn)堂地基加固采用旋噴樁。旋噴樁加固深度為底板下3m,一號(hào)線(xiàn)隧道上方加固深度為地面到隧道上0.5m。同時(shí),在一號(hào)線(xiàn)隧道兩側(cè)抗拔樁之間設(shè)3根高壓旋噴樁背向隧道作180°定向擺噴。加固后底板以下部分土體要求28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu≥1.2MPa,底板以上部分土體qu≥0.6MPa。加固時(shí)樁徑1.0m,樁間搭接0.2m,水泥摻量不少于20%。旋噴樁施工時(shí)嚴(yán)格控制各項(xiàng)施工參數(shù),漿壓、氣壓、轉(zhuǎn)速、提升速度等尤為重要。特別是施工至隧道頂部時(shí)適當(dāng)減小噴漿壓力,加快提升速度,減小隧道變形。定向擺噴時(shí)控制好擺噴方向及噴漿壓力,控制樁體垂直度。實(shí)施旋噴加固時(shí)再輔以壓力釋放措施,避免過(guò)大的壓力直接作用在隧道外壁上。加固順序沿一號(hào)線(xiàn)隧道縱向,按“先近后遠(yuǎn)的”原則順序加固,最靠近隧道加固樁采用早強(qiáng)措施。灌注樁與旋噴樁均按要求在地鐵停運(yùn)后至次日臨晨4點(diǎn)施工。 (三)底板分塊施工 下沉式廣場(chǎng)底板挖深3.5m,一次開(kāi)挖到底。由于二號(hào)線(xiàn)隧道在一號(hào)線(xiàn)隧道下部,埋深較一號(hào)線(xiàn)深7m左右,因此,對(duì)一號(hào)線(xiàn)保護(hù)尤為重要,一號(hào)線(xiàn)隧道上方范圍內(nèi)的底板必須分成小塊分塊施工。根據(jù)工程特點(diǎn)及交通組織安排,一號(hào)線(xiàn)上方范圍內(nèi)的底板分兩個(gè)階段實(shí)施,劃分成3m×10m的小塊分塊施工,共計(jì)劃分了26塊施工塊。每一施工塊必須保證隧道兩側(cè)至少各有一根灌注樁與底板可靠連接,與底板共同抗浮。平面單次挖土寬度原則上不超過(guò)3m,局部視隧道變形情況調(diào)整挖土寬度。 隧道上方土體開(kāi)挖及結(jié)構(gòu)施工均安排在夜間列車(chē)停運(yùn)至次日凌晨列車(chē)恢復(fù)運(yùn)行的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行,整個(gè)過(guò)程控制在8個(gè)小時(shí)內(nèi)完成。這就要求各工序間必須銜接緊密,減少工序搭接時(shí)間,為下道工序創(chuàng)造時(shí)間優(yōu)勢(shì)。施工前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作必須到位,現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力配置充足;機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢修,確保正常使用;鋼筋、混凝土、回壓材料等物資必須提前落實(shí)到位。技術(shù)上也采取一定措施,加快施工進(jìn)度。底板下100mm素砼墊層經(jīng)與設(shè)計(jì)洽商取消,利用舊的九夾板代替;底板施工塊間的鋼筋連接由原設(shè)計(jì)的50%焊接、50%鋼筋接駁器連接調(diào)整為全部采用鋼筋接駁器連接,節(jié)約了鋼筋制作時(shí)間。與混凝土拌站保持緊密聯(lián)系,根據(jù)施工進(jìn)度及時(shí)安排混凝土到場(chǎng),鋼筋綁扎完畢立即澆注混凝土。底板施工縫處的防水采用雙重防水,即采用外貼式橡膠止水帶和BW遇水膨脹止水條形成兩道防水體系,確保底板不產(chǎn)生滲漏水。 (四)回壓 由于隧道上方永久性卸載,卸載量非常大,因此需要回壓堆載,以控制隧道卸載后的上浮。為此,項(xiàng)目部在每塊底板混凝土澆筑完初凝后即刻進(jìn)行回壓堆載。回壓采用黃砂裝袋后進(jìn)行,堆載高度一般控制在2m。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可搬移沙袋。 (五)施工監(jiān)測(cè) 為確保運(yùn)營(yíng)地鐵隧道的安全,根據(jù)相關(guān)規(guī)定和技術(shù)要求,項(xiàng)目部委托了第三方專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)單位對(duì)地鐵隧道尤其是地鐵一號(hào)線(xiàn)隧道的變形進(jìn)行了監(jiān)測(cè),采用自動(dòng)化程度較高的儀器進(jìn)行即時(shí)監(jiān)測(cè)。 南京路下沉式廣場(chǎng)屬于較早在運(yùn)營(yíng)地鐵上方基坑施工的工程項(xiàng)目,由于其地理位置特殊,底板下有地鐵一號(hào)線(xiàn)、二號(hào)線(xiàn)隧道穿過(guò),尤其是一號(hào)線(xiàn)隧道,埋深較淺。因此,本工程在運(yùn)營(yíng)隧道上方施工,特別是在埋深較淺的地鐵隧道上方大面積開(kāi)挖卸載施工的成功運(yùn)用,可以為今后類(lèi)似工程提供一定的借鑒作用和指導(dǎo)意義。

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