西安地铁一号线竖井开挖防楼沉降控制措施

毛华东

1 工程概况

西安市地铁一号线朝阳门站～康复路站区间1号竖井为4.6 m×6.0 m矩形断面，竖井深25.74 m。竖井南侧搪瓷厂小区4号楼与竖井锁口最小净距4.2 m，房屋基础为灰土基础，7层砖混结构。竖井及横通道的开挖对搪瓷厂小区4号楼会造成倾斜、沉降等危害。通过采取科学、合理、有效的应对措施，组织施工，保障了楼房不发生倾斜或沉降。竖井及楼房位置见图1。

图1 1号竖井及横通道与搪瓷厂4号家属楼位置图

2 风险源分析

2.1 工程地质

①-1层杂填土:主要以房屋回填基础组成，较密实，全场地分布，层厚0.5 m～1.3 m。①-2层素填土:主要由粘性土组成，局部分布具湿陷性，层厚 0.8 m ～2.4 m，层底深度 1.5 m ～3.1 m。③-1-1层新黄土:褐黄色，大孔、虫孔发育，ā1-2=0.55 MPa－1，属高压缩型土，δs2.0=0.001 ～0.082，具湿陷性，层厚0.5 m ～5.5 m ，层底深度3.0 m～6.5 m。③-1-2层饱和软黄土:褐黄色，大孔、虫孔发育，ā1-2=0.52 MPa－1，属高压缩型土，I=0.94，软塑，局部流塑，层厚2.5 m ～10.3 m，层底深度8.7 m ～18.3 m。④-1层老黄土:褐黄色，具针状孔隙，含少量钙质结核，可塑状态，ā1-2=0.26 MPa－1，属中压缩型土，层厚 3.3 m ～9.9 m，层底深度20.3 m ～26.2 m。

2.2 水文地质

竖井区域地下水属潜水类型，赋存于上更新统残积古土壤、中更新世风积黄土及冲击粉质粘土等粘性土层。主要含水层为中更新统冲击粉质粘土中2层～3层中砂透镜体夹层，分布不连续，该层透水性好，赋水性强。

3 风险源控制措施

根据本工程地理位置、地下水及地质特点，结合西安地铁其他类似工程施工经验，对竖井开挖引起的竖井壁后空洞、土体内部变形引起的楼体沉降、倾斜采取加强竖井支护、设置钻孔灌注隔离桩及竖井开挖严注浆、早封闭技术措施进行防护;对由于地下水位变化引起的楼体不均匀沉降、倾斜采取设置旋喷桩止水帷幕、回灌井、合理组织竖井降水等技术措施进行防护。

3.1 变形控制

3.1.1 竖井支护措施

1)设计措施。井口锁口圈梁采用C25钢筋混凝土，井身侧壁采用格栅钢架、网喷混凝土支护，格栅间距50cm，C25喷射混凝土厚度40cm，辅以φ32×3.5注浆导管加固土体措施;竖井采用Ⅰ16型钢铺底，浇筑40cm厚C25混凝土;横通道采用Ⅰ20a工字钢钢架、挂网锚喷形式支护，钢架间距50cm，横通道与竖井、正洞交界处格栅钢架并排加固。

2)施工措施。由于1号竖井及横通道周边环境及地质情况的特殊性，竖井及横通道采取短进尺、早封闭、严注浆方式严格控制施工，以防全断面开挖造成掌子面暴露时间过长，引起地面及周边构筑物沉降。

3.1.2 钻孔灌注隔离桩措施

搪瓷厂小区4号楼位于竖井南侧，为防止建筑物对竖井产生侧向压力，引起竖井变形，在竖井与建筑物之间紧靠锁口边缘设置隔离桩，隔离桩直径800mm，间距1200mm，共10根，平均桩长29.724 m;钢筋笼外径660mm，采用Ф25主筋环向布置12根，配以Ф20内箍及φ12螺旋筋外箍进行加工;桩体采用C30商品混凝土整体浇筑。桩顶上部浇筑0.8 m×0.8 m钢筋混凝土冠梁连接隔离桩为一整体，共同受力防止土体侧向变形。

3.1.3 严注浆、早封闭竖井开挖面措施

竖井开挖引起的土体内部应力变化，以及渗漏水引起的竖井井壁背后空洞极有可能导致楼体沉降、倾斜，竖井开挖施工中，必须减少竖井南侧开挖面的暴露时间，对井壁及时进行注浆，早封闭、早成环，保证井壁背后土体的密实性。

3.2 建筑物沉降控制措施

3.2.1 优化降水设计

根据本地段地质特点，1号竖井及横通道共设置降水井9口，直径800mm，深45 m，竖井设置降水井3口，横通道设置降水井6口。

根据沉降测算，竖井降水引起的地面累计沉降超过15cm，但阶段沉降量相对较小，因此，降水分阶段进行，控制水位降落曲线，使之平缓下降，控制总沉降量以减小不均匀沉降。降水分三阶段进行:第一阶段水位降落5 m，第二阶段水位降落5 m，第三阶段水位降至设计要求。降至阶段控制水位时应对建筑物进行沉降观测，待沉降稳定后再进行下阶段降水。

3.2.2 采取回灌井回灌应急措施

搪瓷厂小区共设置回灌井7口，4号楼区域共设置4口，成井直径600mm，成井深度30 m，设置于止水帷幕南侧，由竖井引出输水管路，根据止水帷幕南侧水位变化及楼体沉降监测情况，必要时进行补水回灌。防止地下水位快速下沉引起的建筑物不均匀沉降。

3.2.3 合理组织降水施工

1号竖井区域地下水位约7.5 m，地下水位的下降与抬升直接影响楼体的沉降与倾斜，对楼体安全影响较大，降水施工过程中，严格按照降水方案要求，精细组织降水作业，分三阶段进行降水，合理有效地控制降水深度，及时掌握地下水位变化情况，以减小降水引起的楼梯不均匀沉降。

竖井隔离桩、旋喷桩、回灌井布置位置(见图2)。

图2 竖井隔离桩、旋喷桩、回灌井布置图

3.3 沉降监测

3.3.1 沉降监测点布设

4号楼共布设建筑物沉降监测点6个:楼体北侧4个，楼体南侧2个，采用电钻钻眼，将Ф20钢筋制作成L形，安装后用水泥砂浆填充牢固。沉降监测点布置后应稳固，牢靠。

3.3.2 沉降监测方法及频率

利用就近水准高程点对监测点进行水准观测，施工前须先进行初始值测定并记录，竖井开挖后每天早、晚两次进行沉降观测，计算沉降量、沉降速率及累计沉降量，汇总后将反馈信息报相关人员，以指导现场施工。沉降观测报警值为24mm，监测累计沉降值接近报警值时应及时分析沉降原因，商议解决对策。

4 结语

西安市地铁一号线朝阳门站～康复路站区间1号竖井施工及隧道开挖到目前已经基本完成，各项指标全部控制在安全限制范围内。实践证明，在施工过程中采取的以上应对措施是可行的，是行之有效的。

［1］ 陈 浩.崇文门车站过既有线管棚施工及变形分析［J］.隧道建设，2006(2):37-38.

［2］ 王海英.深圳地铁国—老区间重叠隧道施工引起的地表沉降规律分析［J］.隧道建设，2007(7):25-26.