赵俊侠++刘新顺
摘 要：地铁周边沿线开挖的热度，导致近接施工对地铁结构变形造成重大影响，目前地铁沿线项目在设计、影响评估、施工中存在问题，导致地铁结构存在重大的安全隐患。近接深大基坑各阶段控制措施的有效实施，有效抑制地铁变形控制。
关键词：软土地层 地铁结构 深大基坑 基坑开挖 围护结构降水 变形
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（c）-0082-02
地铁作为城市交通的重要一环，连接城市不同区域，改善城市交通环境，价值不断凸显，由此导致地铁沿线的开发价值提升，工程项目沿地铁沿线展开，大量的近接工程项目施工必然对地铁结构造成重大影响，尤其是当地铁盾构结构处于软土地层，因软土地层特性深大基坑的施工对地铁结构的影响有可能导致破坏性的后果，由此导致恶劣的社会影响及重大的经济损失，项目实施过程中应引起重视。
1 基坑施工对盾构隧道的影响
软土地层的特点“三高三低”，即高含水量、高灵敏度、高压缩性、低密度、低强度、低渗透性，具有较大的流变性，土层易受工程扰动，地层变形大小及持续时间对近接工程施工极为敏感。而地层变形又会对隧道结构产生不利影响，有可能使隧道结构产生较大变形，导致渗漏或衬砌结构和道面结构层开裂、结构承载能力下降。
笔者通过这几年的地铁保护工作，亲历了众多因地铁保护区内项目施工导致地铁发生的重大隐患。在笔者所在城市，在地铁沿线保护区90%以上的深大基坑施工对地铁结构的影响超过控制标准（控制标准在项目申报时由地铁公司依據项目影响评估结果及地铁结构现状确定，结构变形最大不超过±10 mm），个别项目，盾构隧道及车站变形甚至达到控制标准的几倍，严重影响地铁结构的服役状态，对地铁的结构安全及运营造成极大风险。
基坑施工导致变形的工序很多，影响变形较大的工序大致为围护结构及桩基施工阶段、基坑开挖阶段（包括开挖降水）、基坑回筑支撑破除阶段。各个工序对地铁的影响原因在前人各种分析文章中已进行分析总结。笔者通过对所在地铁保护区内项目影响变化数据统计分析可以看出，桩基（围护阶段）施工变形数据占数据变形总量的10%～20%，个别距离较近的可以达到25%。基坑开挖阶段（开挖降水）变形数据占总变形量的40%～80%，基坑回筑阶段变形数据占总变形量的10%～20%。软土地层经扰动后，需进行较长时间的固结沉降，因此在基坑施工阶段的影响存在滞后特性，在工序结束之后继续发展，一般在变形工序完成的一周后数据方可逐渐稳定。
2 近接施工对盾构隧道变形控制存在的问题
2.1 基坑开挖的整体设计
基坑时空效应中的时间效应主要体现在基坑底下的地下墙被动区和地下墙底下的土体滑动面都会因坑底暴露时间过长而产生相当的流变位移，从而引起周围地层的位移增大。在深大基坑施工过程中，普遍采用大开挖大降水施工，土方开挖时间及混凝土支撑施工时间均较长。如只是单纯考虑基坑本体安全，利用基坑的时空效应理论，可以有效降低资源投入，提高工程的效费比。但部分项目在一层土方开挖完成至支撑成型至少需半个月，不少甚至需20天至一个月时间方可形成对撑，导致周围土层位移持续增大，盾构变形无法得到有效抑制，基本超过控制标准。现在已有部分项目在设计之初考虑地铁保护的需要，对基坑进行分解，采用盾构侧小基坑先行施工的方案。工程实例发现，较小基坑的施工，短时间内支撑体系可以成型，对盾构变形的控制有利。
2.2 项目影响评估的效力
影响分析评估结果是保护区项目获准实施的首要依据，土体参数具有不确定性和复杂性的特性，数值计算模型在建立土层本构模型时进行种种简化，并不能完全体现地层的真实情况。部分项目的影响评估，或对岩土物理力学参数进行修改或选用不合理的参数或选取不恰当的本构模型，使之项目的影响结果满足盾构隧道变形控制要求，对盾构变形的控制缺乏指导意义。目前对评估机构的责任追究存在较大困难，此类情况并不鲜见。
2.3 基坑施工过程的控制
施工过程中对盾构隧道变形控制至关重要，但目前基坑类项目对基坑本体安全的重视程度远高于对盾构隧道的影响控制。在桩基阶段及基坑开挖阶段隧道侧大范围的土方堆载、止水帷幕渗漏水、在基坑开挖阶段过深的降水、不合理的开挖顺序、不合理的施工组织导致支撑体系成型时间过长、基坑回筑阶段不合理的换撑或不合理的拆撑、拆撑的施工震动过大、肥槽回填不及时等施工过程中存在的质量安全问题，对盾构隧道变形均有不小的影响。因此，盾构隧道变形控制的要求在施工过程中应考虑方方面面，任何可能影响盾构隧道的作业内容均需认真对待。
3 基坑施工盾构隧道变形控制措施
3.1 基于地铁保护考虑合理的基坑设计
采用合理的基坑围护设计及基坑开挖方式。从控制基坑位移的最优方案考虑基坑的整体设计。基坑的围护设计应采用刚度高、支撑稳定支护体系，如地下连续墙+混凝土支撑。在开挖方式上，盖挖法对控制周边地层变形有较大的优势（杭州地铁保护区某项目基坑距离隧道最近6 m，基坑底与隧道底部同高，基坑完成后地铁变形控制在4 mm以内），软土地层大跨度半盖挖顺作法对基坑周边土体的变形控制及周边建筑物的保护已有相关工程实例，可以考虑以其形式进行基坑设计。
从基坑变形的传播路径上，可采取隔断方法来减小基坑施工对周边环境的影响。隔断法可以采用钢板桩、地下连续墙、树根桩、深层搅拌桩等构成墙体，墙体主要承受施工引起的侧向土压力和差异沉降产生的摩阻力，亦可用以隔断地下水降落曲线。
3.2 桩基阶段的控制
桩基施工对隧道的影响主要表现为沉桩挤土效应、桩荷效应和打桩振动效应。合理的围护桩型是在此阶段施工控制地铁变形的关键，同时也是基坑开挖阶段变形控制的关键。应采用低振动，低挤压效果的桩型，降低土体扰动的同时，提供合适的围护结构刚度。可采用三轴搅拌桩槽壁预加固，改善墙侧土体、降低围护桩墙的扰动，高压旋喷桩可以提供必要的止水效果，采用地下连续墙作为围护刚度支撑。为达到止水效果，目前亦有在地下连续墙外增加一层TRD止水墙。地下连续墙施工采用槽壁预加固、调整泥浆配比、适当提高泥浆液面高度等措施；同时可适当缩短地下连续墙单幅槽段宽度，以减少槽壁坍塌的可能性，并加快单幅槽段施工速度。
3.3 施工过程的控制
遵循“先撑后挖、及时支撑、分层开挖、严禁超挖”的原则，合理确定基坑开挖的分区及其顺序，尽量缩短基坑无支撑暴露时间，对钢支撑及时施加预应力、严禁超挖和坑外地表超载等，开挖完成时及时浇筑垫层能较有效地防止流变。可采用盆式开挖或岛式开挖的方式施工，并结合开挖方式及时形成支撑和基础底板。开挖过程降水应随开挖深度逐步降低承压水头，以控制承压水头与上覆土压力满足开挖基坑稳定性要求为原则确定抽水量，不宜过量抽取承压水以减少降承压水扰流对邻近环境的影响。施工过程应时刻关注地铁结构变形监测数据情况，考虑地铁结构监测数据反应的滞后性，提前对工序进行调整或采取主动的措施抑制变形。
4 结语
近年来地铁沿线逐渐成为房产投资热点，土地的价值导致地铁周边基本为深大基坑，加之设计单位、施工单位素质参差不齐，每一项建筑活动都对地铁结构产生不同程度的影响，加速隧道结构变形，甚或影响列车安全运营。为确保保护区内工程项目施工期间地铁安全运营不受影响，地铁隧道保护区的施工技术措施及技术参数仍需根据实践不断修正，项目在实施各阶段亦应提高地铁结构安全保护的优先级。
参考文献
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