上海人民大道過街地道設計施工中的地鐵保護措施摘 要:基坑工程的實施往往會對周邊已建或在建的地鐵車站及區間隧道產生影響,針對這一問題,介紹了上海市人民大道過街地道擴建工程中采用的一系列地鐵保護、控制區間隧道變形、確保地鐵正常運營的技術措施和效果。關鍵詞:基坑工程;地鐵保護;區間隧道;變形 人民廣場是上海市中心的重要公交樞紐,軌道交通1、2、8號線在此均設有車站。隨著人民廣場地區客流量的不斷增大,原有的人民大道南北過街地道已無法滿足正常的通行要求,故需在原地道旁另辟一條平行的新通道(見圖1),并與原有地道打通,合成一條過街地道。而該新建地道恰好位于1號線兩條區間隧道中間(見圖2),距離區間隧道僅1m左右;同時,該工程地處市中心繁華區,基坑開挖深度達8. 15m。因此,對周邊環境保護要求很高,系屬超一級的基坑保護等級。
1 影響地鐵區間隧道變形的主要因素 1號線區間隧道外徑為6. 2 m,內徑為5. 5 m, 由6塊預制鋼筋混凝土管片拼裝而成,混凝土強度等級C50,抗滲等級S10。過街地道工程基坑施工引起的軟弱地層變形對地鐵區間隧道的影響很大,主要原因是: (1)坑內降地下水和抽取承壓水; (2)超深開挖引起坑底土隆起; (3)基坑圍護墻產生的變形。 上述因素給地鐵區間隧道的安全帶來了風險,如果控制和處理不當,將會嚴重影響1號線的正常運營。2 工程實施中的地鐵保護措施和效果 本工程設計和施工的難點在于確保地鐵區間隧道的安全。在總結了多年來大量有關地鐵保護的設計施工理論與實踐以及經驗與教訓的基礎上,運用“時空效應”和“工程控制論”等理論制訂和實施了本基坑工程實施過程中對區間隧道的一系列保護措施。 (1)由于過街地道工程基坑圍護墻體的施工往往會引起地鐵區間隧道的位移,我們選用了對周邊土層影響最小的三軸攪拌樁,并在設計中明確,攪拌機必須具有糾偏裝置,并規定具體壓力、速度、噴漿量、水灰比、水泥摻量等施工參數,用嚴格的監測手段控制施工過程,達到控制隧道結構位移的目的。 (2)在坑內進行全斷面的地基加固,改變原有土體的性質,以控制基坑底土體的隆起和坑內降水而引起的旁側區間隧道的位移。 (3)充分利用軟土地基的“時空效應”設計和施工方法,通過空間有限元法計算分析地鐵區間隧道的變形。 (4)加大圍護墻體的剛度,圍護墻采用“插二隔一”的型鋼水泥土攪拌樁。 (5)基坑內鋼支撐體系的剛度要足夠大,而且可以隨時按需施加軸力,從而便于控制圍護墻體的變形。 (6)設計要求在隧道的兩側開挖前預先設置跟蹤注漿管,通過全自動監測儀器,對區間隧道的位移進行跟蹤監測,及時按需主動注漿,補償土體擾動產生的空隙,從而控制隧道結構的變形。 從工程實施過程的監測資料可以看出,上述地鐵區間隧道的保護措施是成功的。工程中,圍護體變形極小,均在6 mm以內(見圖3、圖4)。3 結語 在人民大道過街地道設計施工過程中,由于把“時空效應”的設計方法與“工程控制論”有機地結合在一起,有效地保護了正在運營中的地鐵1號線的安全。其中,強化圍護結構和支撐體系、掌握基坑土層的特征、對基坑進行適當加固、對施工過程進行全程監測、及時反饋信息以及動態地控制地鐵區間隧道的位移等做法都是行之有效的。參考文獻[1]劉建航.基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業出版社, 1997.[2]孫更生,鄭大同.軟土地基與地下工程[M].北京:中國建筑工業出版社, 1984.
1 影響地鐵區間隧道變形的主要因素 1號線區間隧道外徑為6. 2 m,內徑為5. 5 m, 由6塊預制鋼筋混凝土管片拼裝而成,混凝土強度等級C50,抗滲等級S10。過街地道工程基坑施工引起的軟弱地層變形對地鐵區間隧道的影響很大,主要原因是: (1)坑內降地下水和抽取承壓水; (2)超深開挖引起坑底土隆起; (3)基坑圍護墻產生的變形。 上述因素給地鐵區間隧道的安全帶來了風險,如果控制和處理不當,將會嚴重影響1號線的正常運營。2 工程實施中的地鐵保護措施和效果 本工程設計和施工的難點在于確保地鐵區間隧道的安全。在總結了多年來大量有關地鐵保護的設計施工理論與實踐以及經驗與教訓的基礎上,運用“時空效應”和“工程控制論”等理論制訂和實施了本基坑工程實施過程中對區間隧道的一系列保護措施。 (1)由于過街地道工程基坑圍護墻體的施工往往會引起地鐵區間隧道的位移,我們選用了對周邊土層影響最小的三軸攪拌樁,并在設計中明確,攪拌機必須具有糾偏裝置,并規定具體壓力、速度、噴漿量、水灰比、水泥摻量等施工參數,用嚴格的監測手段控制施工過程,達到控制隧道結構位移的目的。 (2)在坑內進行全斷面的地基加固,改變原有土體的性質,以控制基坑底土體的隆起和坑內降水而引起的旁側區間隧道的位移。 (3)充分利用軟土地基的“時空效應”設計和施工方法,通過空間有限元法計算分析地鐵區間隧道的變形。 (4)加大圍護墻體的剛度,圍護墻采用“插二隔一”的型鋼水泥土攪拌樁。 (5)基坑內鋼支撐體系的剛度要足夠大,而且可以隨時按需施加軸力,從而便于控制圍護墻體的變形。 (6)設計要求在隧道的兩側開挖前預先設置跟蹤注漿管,通過全自動監測儀器,對區間隧道的位移進行跟蹤監測,及時按需主動注漿,補償土體擾動產生的空隙,從而控制隧道結構的變形。 從工程實施過程的監測資料可以看出,上述地鐵區間隧道的保護措施是成功的。工程中,圍護體變形極小,均在6 mm以內(見圖3、圖4)。3 結語 在人民大道過街地道設計施工過程中,由于把“時空效應”的設計方法與“工程控制論”有機地結合在一起,有效地保護了正在運營中的地鐵1號線的安全。其中,強化圍護結構和支撐體系、掌握基坑土層的特征、對基坑進行適當加固、對施工過程進行全程監測、及時反饋信息以及動態地控制地鐵區間隧道的位移等做法都是行之有效的。參考文獻[1]劉建航.基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業出版社, 1997.[2]孫更生,鄭大同.軟土地基與地下工程[M].北京:中國建筑工業出版社, 1984.
