摘要：地铁作为现代城市的交通命脉，其安全性极为重要。但是，随着城市建设发展的需要，不可避免地会在已建地铁隧道附近进行各种施工活动。在地铁隧道附近的基坑工程会造成坑底土体的回弹与隆起，改变隧道周围土体的应力状态和应力水平，使下卧盾构隧道产生竖向和水平位移，同时横、纵截面都会产生收敛变形。本文以实例分析基坑施工对盾构隧道变形影响的实测数据，阐明了诱发道床开裂和水沟翻浆冒泥病害的原因。
关键词：基坑施工；盾构隧道；实测数据；
为确保地铁站区间隧道地铁正常运营，利用隧道变形三维监测数据，从隧道各测点和中心绝对位移、道床绝对位移、道床与隧道中心相对位移、各测点与隧道中心相对位移、隧道收敛及隧道变形曲率半径方面出发，详细分析了区间盾构隧道的变形规律，为评估隧道工作性状及确定变形监控值提供依据。
一、基坑施工要点分析
1.在降水施工过程中，必须先施工具有代表性的1-2口井进行抽水试验，校核水文地质设计参数后，方可进行其它降水井施工。管井施工应按规定进行施工与质量验收，实管、滤水管的长度及井管外侧回填料的高度应根据降水井的深度、地层结构及降水要求而定。管井抽水开泵后30min 取水样测试，其含砂量应小于1/50000，如抽水时间在3个月以上含砂量应小于1/100000。在降水维持运行阶段，应配合土方开挖和地下室施工时对抽排水量、地下水位、环境条件变化进行控制。
2.基坑工程施工过程中必须进行监测，制定切实可行的详细的监测方案，并通过监测数据指导基坑工程的施工全过程。
二、地铁盾构隧道的安全标准
在深基坑施工对地铁盾构隧道不造成破坏，采用的地铁隧道保护标准为:地铁结构设施绝对沉降量及水平位移量不大于20mm；隧道变形曲线的曲率半径不小于15000m；相对弯曲不大于 1 /2 500；收敛变形小于20mm；满足地铁盾构隧道设计自身预留径向沉降不超过50mm的控制标准。
三、实例分析
1.工程概况。某地铁一号线车站位于该建筑场地中间，其中西北角基坑采用逆作法施工，基坑开挖深度为12m，采用800mm 厚21m 深的地下连续墙作围护结构和隔水措施，水平支护由原两道楼板支撑方案更改为两道钢管角撑、基坑内侧开挖至－6.7 m后放坡方案。采用基坑内侧降水。鉴于目前西北角基坑已开挖至负一层(深度为4.8 m)，负二层地下室尚未施工，车站北端区间隧道已发生较大变形(21 个月的累计变形)，并继续呈发展趋势，为保证地铁运营安全和负二层地下室安全施工，需评估目前隧道的工作性状。
2.隧道变形及其分析。为保证建筑群基坑施工安全，确保地铁车站及区间隧道正常运营，自项目施工起已对地铁站和区间隧道变形、基坑变形和水位等开展了监测。地铁车站站台段变形监测结果表明，由于车站结构整体性好，建筑群基坑施工对车站结构的影响相对较小。而对车站北端区间隧道而言，由于场地存在深厚砂层，建筑群基坑开挖规模大，西北角基坑距离区间隧道较近且开挖深度较深)，该区间隧道的变形相对较大。
（1）监测方案。区间盾构隧道变形监测断面(其中，1-13 监测断面位于车站北端区间隧道；D 表示下行线，U 表示上行线)；隧道变形测点布置情况，其中：X 轴正方向由黄沙车站指向长寿路车站，Y 轴正方向由下行线指向上行线隧道(西北角基坑内侧)，Z 轴正方向由下方隧道指向地表。
（2）隧道变形分析。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第一，从沉降随时间发展曲线的可知，下行线隧道断面10测点3 沉降呈现持续增长趋势，其最大沉降已达到－12.3 mm，隧道下行线断面9 测点2水平方向位移也基本呈现持续发展趋势，其最大水平位移已达－7.8 mm。从各测点监测数据发展趋势判断，隧道沉降和水平方向位移仍将在未来一段时间内保持持续发展趋势。为研究隧道结构变形规律，针对隧道变形监测数据进行分析，隧道水平方向(Y 方向)位移曲线可知，上行线隧道变形主要发生在离车站北端0-70m 区间段；该区间段隧道整体朝西北角基坑内侧(Y 坐标正向)发生平移，测点的最大水平位移量为7.7mm，离车站北端30 m；下行线隧道变形主要发生在车站北端0-70m 区间段；该区间段隧道未发生明显的水平方向整体平移，测点的最大水平位移量为－7.8 mm，离车站北端40 m。第二，由道床位移曲线可知，上行线区间隧道0-50m段道床朝西北角基坑内侧发生一定程度的水平方向平移，其最大水平位移量为1.6mm；下行线隧道道床未发生明显的水平方向平移，但在0-50m 段道床往下发生一定程度沉降，其最大沉降量为－2.5mm，在道床沉降可调整范围4 mm内。下行线隧道变形主要集中在离车站北端0-80 m 区间段；该区段隧道未沿西北角基坑内侧发生明显的水平方向平移；该区段隧道往下发生整体沉降，其最大沉降量为－10.1mm，离车站北端30 m；上、下行线隧道在该区段沿轴向向黄沙车站方向发生位移，其最大轴向位移为－1.8 mm。第三，上、下行线隧道各测点与隧道中心相对位移沿隧道纵向变化曲线可知，上行线隧道结构相对变形主要集中在0-60 m 区间段；测点2，3，4 均相对隧道中心沿Y 轴正方向发生位移，而测点5 则相对隧道中心Y 轴负方向发生位移，隧道结构绕隧道中心发生一定程度的扭转，结构处于较为不利的受力状态，表明道床与隧道底部脱空，其最大脱空量为5.9mm，而其他各测点相对隧道中心发生的竖向位移较小。下行线隧道结构相对变形主要集中在0-80m 区间段；测点2 和5，3 和4均相对隧道中心在Y 轴方向发生较对称的相对位移，隧道结构以隧道中心沿水平方向发生较明显的腰鼓变形，水平方向最大相对位移量为－6.8 mm，测点2 和3，4 和5 相对隧道中心发生的位移较小，其最大竖向位移为－2.2mm，但测点1 相对隧道中心发生的竖向位移较大，表明道床与隧道底部发生较大程度的脱空，其最大脱空量为8.8 mm。
3.管片开裂及渗漏调查分析。据相关研究成果，盾构隧道区间共安装管片581环，其中存在宽度≤0.3 mm 裂缝的管片就有419 环，开裂且渗水的有93 环，占总管片环数的16%。调查发现，施工前裂缝和渗漏部位主要集中在管片环环缝处和拱顶关键块附近。据现场调查，在下行线隧道断面4 处左侧水沟约2m范围翻浆冒泥，断面5-13 近百米长度范围右侧水沟底部开裂，断面8，10 处隧道左侧腰部侧墙管片接头出现明显渗漏水等病害。调查发现，近期隧道裂缝和渗漏仍主要集中在管片环环缝处和拱顶关键块附近，但出现了水沟底部开裂和翻浆冒泥等新病害。
4.鉴于地下工程众多因素的不确定性，为确保区间隧道结构安全和地铁正常运营，特作如下建议：
（1）在确定隧道变形监测控制值时，综合考虑隧道沉降、收敛、道床绝对沉降和最小曲率半径等值，不宜仅根据其中的某一项值确定变形监控值。
（2）加强西北角基坑支护结构体系刚度，优化基坑施工方案，控制基坑侧向位移进一步加速发展。当出现工程险情预兆时，在上行线隧道与西北角基坑地下连续墙之间进行补偿注浆。对上、下行线道床与隧道底部脱空区段的道床下方进行加固处理。
结论：第一，上、下行线隧道收敛变形主要发生在0-80m 区段，其中上行线隧道最大收敛变形为8.0mm，下行线隧道最大收敛变形为13.8 mm。第二，建筑群基坑施工引起区间隧道变形所产生的最大曲率半径为19500 m，该曲率半径值所对应的管片环环缝张开量增量为0.33mm，为地铁总公司所提出的环缝总张开量控制值5 mm的6.6%。第三，道床与隧道结构底部之间的脱空，是导致区间隧道道床开裂和水沟出现翻浆冒泥的原因。
参考文献：
［1］肖同刚 . 基坑开挖施工监控对临近地铁隧道影响分析［J］. 地下空间与工程学报，2011，7(5):1013－1017.
［2］邵华，王蓉 . 基坑开挖施工对邻近地铁影响的实测分析［J］.地下空间与工程学报，2011，7(增刊 1):1403－1408.
[3] 戴宏伟，陈仁朋，陈云敏. 地面新施工荷载对临近地铁隧道纵向变形的影响分析研究[J]. 岩土工程学报，2011，28(3)：312–316.
论文作者:刘泽霖,林成恕
论文发表刊物:《基层建设》2015年18期供稿
论文发表时间:2015/12/3
标签：隧道论文; 基坑论文; 位移论文; 区间论文; 盾构论文; 管片论文; 发生论文; 《基层建设》2015年18期供稿论文;