摘要：本文结合工程实例，对软土地区紧邻浅埋地铁时桩基施工的安全影响及变化进行有效监测与分析，以为相关工程实践及研究提供参考。
关键词：软土地区；紧邻；浅埋地铁；桩基；施工过程；安全分析
随着社会经济发展与城市建设的不断推进，当前我国城市基础设施工程建设中所面临的城市建设工程与道路交通线路相互邻近情况日益突出，而由于相互邻近工程的基础结构施工中容易存在相互影响情况，并且对施工工程的工艺技术要求相对较高。紧邻浅埋地铁的软土地基桩基施工中，由于桩基施工过程中对周围土体的扰动影响及其后续荷载等，都会对地铁隧道结构的周围岩土应力以及应变场形成影响，从而导致紧邻浅埋地铁隧道的结构安全与正常运用受到影响，针对这种情况，加强紧邻浅埋地铁的软土地区桩基施工的安全监测，并采取有效的控制对策进行合理控制，来减少对紧邻浅埋地铁隧道结构安全与正常运营的不利影响，十分必要且关键。
1、工程概况简述
某道路改造工程施工中，计划沿既有道路进行新的高架快速路建设，以完成后对原有道路的改造与提升，以满足该地区的道路交通需求。其中，在进行该道路工程改造建设中，对新建高架快速路施工，其部分施工地区与该城市现有地铁的某段运营区间呈现重合，造成道路改造施工中部分高架桥快速路桩基施工需要紧邻某段地铁运营区间隧道进行。针对这一情况，该道路改造工程建设中，对高架桥快速路桩基施工原设计采用钻孔灌注桩技术，其中，桩基础施工中，桩径设计为1.5m，桩基底部进入中风化岩砂岩距离约为4.5m，桩长设计为60m；此外，该高架桥快速路的桩基础施工中，原设计方案对距离地铁隧道最小净距在3.0m以内（其中最小净距为2.5m）的桩基础施工区域，共设置有10根基桩；对距离地铁隧道最小净距在3至5m的桩基础施工区域，共设置为67根基桩；对距离地铁隧道的最小净距为5至10m的施工区域，共设置基桩38根。同时，对该施工地区的地质条件勘察分析显示，其施工地区的地层分布主要以砂岩、圆砾、粉砂、粉质黏土、淤泥质黏土、粉质黏土、素填土等土层分布为主，是典型的软土地基土层，并且施工地区存在较大厚度的淤泥质粉质黏土层，该土层具有突出的流塑性与高压缩性、高含水率特点，对上述道路改造工程的高架桥快速路桩基施工影响较大。
2、软土地区紧邻浅埋地铁的桩基施工试验测试分析
结合上述软土地区桩基施工情况，在对紧邻运营地铁隧道的软土地区桩基施工及其安全性影响研究中，需要从桩基施工试验过程中运营地铁隧道的安全监测以及在成桩阶段进行套管拔除时运营地铁隧道的监测情况、桩基施工试验结束后桩运营地铁隧道的沉降变化监测等方面进行分析。
首先，对试桩期间运营地铁隧道的安全监测与试验分析，对第一次试桩工程开展，设计试验桩基数量为4根，并且将其中三根桩基在运营地铁隧道的同一断面进行布置，而第二次试桩工程的试验基桩数量设计为1根。对两次试桩监测分析过程中均设置采用了钢套管，并且钢套管的底部要求进入施工地区的圆砾层中，对试桩桩基与运营地铁隧道的剖面位置设置如下图1所示。
.png)
图1 试桩桩基与运营地铁隧道的剖面位置分布
根据上述情况，对试桩过程中结合试桩影响范围的分布，在与试桩紧邻的运营地铁隧道结构中分别进行相应的静力水准仪监测点、隧道整体水平位移监测点、水平收敛监测点布设，采用自动化监测手段，对其试桩期间的地铁隧道位移变化进行检测分析，并且在两次试桩期间，其监测分析范围呈逐渐增加设置，以实现对试桩期间的地铁隧道位移变化进行有效监测与分析，通过监测分析结果显示，两次试桩成桩期间紧邻地铁隧道的位移变化均比较小，其各项监测结构均在5.0mm以内，并且第二次试桩成桩而期间的地铁隧道位移变化较第一次小，由此可见，软土地区紧邻地铁隧道的桩基成桩施工中，其试桩成桩对地铁隧道的位移影响中，地铁隧道的竖向位移在部分段表现为下沉、部分段表现为隆起，而水平向位移变化则以隧道背向桩基位移为主。
同时，以上述道路改造工程条件下的高架桥1号桩桩基施工情况为例，对其桩基施工中套管拔除对运营地铁隧道的位移变化影响观察分析显示，高架桥桩基施工中，采用钢套管施工设计能够有效避免桩基施工中成孔施工对地铁隧道的位移影响。而进行后期的混凝土浇筑施工中，进行套管拔除会受到浇筑混凝土对钻孔灌装桩的孔侧壁挤压影响，使邻近土体的水压形成超孔隙水压，从而造成短时间内隧道上浮与背离桩基的移动变化发生，这种位移变化影响在混凝土浇筑施工结束后，随着钻孔孔壁周围土体的超孔隙水压作用消失，其对地铁隧道的位移变化影响也会表现为地铁隧道逐渐下沉变化特征。
最后，对上述高架桥快速路的桩基试桩完成后在地铁隧道位移变化中的影响分析显示，试桩完成后，与软土地基桩基施工紧邻的地铁隧道其区间上下线均会存在一定程度的沉降变化，并且沉降槽所对应数据即为桩基施工对地铁隧道位移变化的影响的具体数区域。
3、软土地区紧邻浅埋地铁隧道的桩基施工影响控制对策
结合上述对软土地区紧邻地铁隧道的桩基施工在地铁隧道位移变化中的影响研究，为减少桩基施工对地铁隧道的位移变化影响，首先，在上述桩基施工设计中，通过采用三维有限元分析软件对紧邻运营地铁隧道不同距离的桩基施工及其影响模拟分析，对桩基施工中的桩直径以及桩长、施工土层、地铁隧道位移变化等参数按照上述设计参数进行合理选取并试验分析后可以看出，上述高架桥桩基施工中，钢套管设计在桩基施工对地铁隧道的位移变化影响中控制作用较为明显，此外，在其他施工条件相同的情况下，施工桩基与运营地铁隧道的水平净距，和桩基施工对地铁隧道的影响之间呈现较为明显的线性递减变化，因此，实际施工开展中通过尽量增加桩基施工与紧邻地铁隧道的水平净距能够有效控制其施工影响。
其次，由于不同桩直径在上述桩基施工及其对紧邻地铁隧道的影响中也具有不同的变化关系，在桩直径设计较大的情况下，进行桩基础成孔与浇筑施工中，对周围土体所产生的扰动影响明显增加，因此，桩基础施工对紧邻地铁隧道的影响也会增加，针对这种情况，再加上上述工程施工中施工地区存在较大厚度的淤泥质黏土层地层特点，一旦因桩基础施工产生相应的扰动影响，就会出现较长时间的固结沉降变化，因此，需要在桩基础施工设计中，以满足桩基础承载需求为准，尽量减小桩直径尺寸，以控制桩基础施工对地铁隧道的扰动影响。
此外，进行桩基础成桩施工中，对其成桩工艺也应合理选择与优化设计，尤其是紧邻地铁隧道的桩基础施工中，需要通过对钻机设备以及成桩工序的合理选择，进行桩基成桩施工中采用优质的泥浆，结合施工工程的具体情况，尽量避免采用冲、振等施工工艺，减少爆破作业设计与大量进行地下水抽取工艺，并进行设置有合适刀排的合金钻头选择等，来控制成桩施工对地铁隧道的扰动影响，降低地铁隧道在桩基施工中的位移变化，确保桩基施工与地铁隧道结构的安全性。
4、结束语
总之，对软土地区紧邻浅埋地铁桩基施工的安全分析，有利于通过对软土地区紧邻浅埋地铁时的桩基施工及其影响的有效把握，在具体施工中进行合理的施工方案设计，并通过有效的控制对策，减少其施工影响，确保软土地区桩基施工与紧邻地铁隧道结构的安全性，具有十分积极的作用和意义。
参考文献：
[1]陈洪霞，王忠兴.基坑开挖中软土地基的支护与桩基施工探究[J].中国新技术新产品，2018（12）：87-88.
[2]羊逸君，姜叶翔，马少俊，等.杭州软土地区地铁保护控制技术探讨[J].市政技术，2018，36（01）：116-119+123.
论文作者:张益锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/13
标签：桩基论文; 隧道论文; 地铁论文; 紧邻论文; 位移论文; 土地论文; 高架桥论文; 《基层建设》2019年第28期论文;