浅谈下穿隧道深基坑的变形控制措施

徐臣

摘 要：伴随着我国经济的快速发展，汽车保有量逐年攀升，城市交通压力也越来越大，为缓解日趋严重的城市交通拥堵，各大中城市的交通网均朝着空中和地下两个维度延伸，下穿隧道是一个即方便实用又环境友好的交通设施，被很多地方的快速化交通系统所采用，本文仅就某市快速化道路的下穿隧道工程施工过程中的基坑变形控制做一简单的阐述。

关键词：下穿隧道；深基坑；围护结构；变形控制

一、项目简述

常熟市三环路快速化改造工程，是常熟市的环城立体交通体系，其中三环路与黄河路交叉口，采取主体三层的立体交通系统：空中为高架系统，地面为平交路口，地下为下穿隧道。

黄河路隧道全长730m，隧道横断面为双向六车道，采用单箱双孔结构，基坑最大开挖宽度28.4m，最大开挖深度约9.5m，基坑安全等级为一级，基坑重要性系数为1.1。

隧道采用明挖顺筑法施工，挖深≤1.5m采用放坡开挖，挖深1.5～3m采用Φ850三轴水泥搅拌桩重力式挡墙，挖深>3m采用Φ850SMW工法桩围护，搅拌桩中间插入700×300的H型钢，基坑内设置一～三道支撑，第一道支撑为钢筋混凝土支撑，第二、三道为Φ609钢管支撑。

为了确保隧道工程的顺利完成并投入使用，避免施工过程中隧道基坑出现超限变形，针对变形控制进行了系统的分析与研究，并针对性的采取措施，起到了很好的施工效果和效益。

二、现状调查

黄河路是常熟市区域港区的最主要通道，交通流量巨大，因隧道施工区域处于现有道路中央，施工期间在作业面两侧分别修筑了单向两车道的交通便道。同时，隧道上部垂直相交的桥梁为49m+72m+49m挂篮施工段，挂篮主墩距离基坑的最小净距仅4.5m。

常熟地处长江下游，地下水位高，仅为地表以下0.5m。全线地质成分复杂，土层稳定性不一，地质突变明显，局部地区存在软土地基，因此围护施工及开挖施工需要克服恶劣的地质环境，围护结构施工质量要求较高，技术难度较大。

施工过程中必须严格控制土层扰动带来的地面沉降、基坑变形等，确保周边建（构）筑的安全，基坑开挖期间围护结构的稳定性及安全性要求非常高。

三、要点分析

（一）环境情况

黄河路隧道沿线共有3个居民小区、1个医院、若干条管线，其中有2个小区为24层高楼。为了周边建筑物、构筑物的稳定，隧道变形控制首当其冲。周边建筑物多、允许变形量小，增加了隧道基坑变形控制的难度。

（二）施工场地情况

黃河路隧道与三环路高架相互垂直设置，因工期原因，隧道施工与高架施工同步进行。穿越路口处的隧道节段，是开挖深度最深的，也是基坑围护最容易发生变形的节段，围护结构变形控制难度最大。隧道围护结构变形，将直接影响到桥梁主体结构的质量，施工过程中必须密切关注隧道基坑变形对高架桥梁产生的影响，并采取针对性应对措施。

（三）围护桩施工质量

SMW工法桩作为本基坑开挖深度3m以上部分的围护结构，其施工质量的好坏，直接影响到基坑变形的整体数据，因此必须严格把控工法桩施工质量管理，严格执行设计图纸、规范及施工方案的具体要求，从材料、机械、工艺等各方面严格管理。

另外隧道围护结构漏水是导致隧道基坑变形的重要因素，隧道渗漏水会直接导致基坑外侧的建（构）筑物变形，也会对基坑内土体造成浸泡，使基底失去其应有的支撑力和抗隆起能力，最终容易造成极为严重的坍塌事故。

（四）降水与排水

软土地基的基坑工程，水的作用尤为明显，处理不利容易发生坑底隆起、围护结构水平位移，坑外道路、管线破坏等事故，必须在基坑开挖前进行提前降水，并在施工过程中，做好明排水工作，避免基底被水浸泡。同时基底干燥，也为隧道主体结构施工创造良好的施工环境，有利于保证隧道主体结构的施工质量。

（五）土方开挖与支撑系统

深基坑开挖是隧道施工的重点难点，基坑开挖的稳定与安全一直是隧道工程最重要的控制点。土方开挖平面块段的划分、开挖深度的确定、开挖速度选择都是开挖工作的关键参数。另外支撑系统的安装于土方开挖的配合更加重要，支撑安装不及时，再好的围护结构也会出现超限变形。

四、应对措施

基于上述基坑施工周边环境、交通、场地条件的限制，必须进行系统性管理。只有全面的分析实际情况，制定行之有效的针对性措施，才能保证基坑的稳定和安全。

（一）围护系统质量控制

隧道围护结构的施工质量，是隧道施工的重点，一方面，严把围护桩的施工质量，做到水泥掺量足够、打桩顺序合理、施工衔接顺畅、型钢插入到位，SMW工法桩施工质量合格，是基坑变形控制的第一要素；另一方面，做好支撑系统的安装质量及安装及时性。围檩型钢规格符合设计图纸，拼装质量合格，特别是搭接部位，焊接质量必须满足要求；除首道支撑采用钢筋混凝土支撑外，下部支撑的钢管，提前在地面拼接，能够在最短的时间内吊放至指定位置。

首先，组织SMW工法桩施工人员进行教育交底，从思想上提高施工工人的质量及安全意识；其次，加强施工过程监督，全程参与质量管理，对施工过程中不按照要求的行为进行指导改正，采取横向评比、经济处罚等措施提高管理水平，提高施工质量；最后，按照设计要求进行取芯检测，对芯样不合格的段落，进行补桩处理，从根本上解决工法桩质量问题。

基坑的安全，受外部环境的影响较大，尤其是对基坑土质有改变的外部环境，雨水就是其中之一，长时间的浸泡，严重的可能会导致基坑侧壁土体坍塌等事件发生，所以水的控制是隧道施工过程中另一个控制要点。

首先，做好降水工作，提前20天进行管井降水，确保将水位降低至基底一下1m以上，在基坑开挖过程中，不间断抽水，控制水位在开挖面以下。其次，做好天气预报的信息接收工作，下雨天气不进行土方开挖作业，并在雨天到来前做好相应的应急准备工作。最后，开展隧道特殊季节施工技术交底，对基坑内施工工人进行交底，播放经典案例，从思想上提高工人自我规避风险意识；同时要求施工队加强基坑积水排除工作；雨天过后，项目部要求对基坑进行全面安全检查，检查完毕后方可展开施工。

（二）交通组织

合理组织现场交通便道，交通便道尽量远离，设定交通便道安全距离为10m；施工过程中合理安排，同时加强机械设备操作人员思想意识，提高安全隐患识别能力，设定机械设备操作安全距离为2m。减少交通车辆及施工机械动载对基坑的影响。

（三）基底不良土质改良

针对隧道内局部不良地基，积极联系设计单位进行现场查验，根据软土地基的施工经验，提出处理方案，土质稍差段采用碎石土换填，土质特别差的段落采用素混凝土换填，以增加基底稳定性，减小坑底隆起变形量。

（四）基坑开挖过程控制

严格按照“时空效應理论”组织施工，并遵循“开槽支撑、先撑后挖、分段分层开挖、严禁超挖”的原则，采用分层、分段挖土。每段开挖长度控制在6m左右，每层开挖深度控制3.5m以内，围檩及支撑安装时间控制在6小时以内，基坑砼垫层要求随挖随浇。

（五）加强变形监测

严格按照监测方案的要求，进行基坑变形监测，开挖前提前布点，测得第一手原始数据，并根据开挖面的开展情况，调整监测频率，开挖部位每天测2次，开挖完成后7天以上的，每天测1次，测量项目包括，围护结构沉降变形量、围护结构水平位移量、围护结构倾斜变形量、外侧土体沉降量、围护外水位变化量、坑底土体隆起量、坑外构筑物沉降及位移量等。测量数据实时播报，汇总至技术部门，用以指导现场施工。

五、结语

截至隧道主体结构施工完成，基坑SMW工法桩、钢管支撑系统已全部拆除，委托的监控单位进行了全程变形监测，报告结果表明，黄河路明挖隧道基坑围护结构沉降累计最大值为5.13mm，围护结构水平位移累计最大值为12.5mm，远小于设计图纸明确的日变形量小于3mm，总变形量小于30mm的要求。

通过现场全程跟踪管理、过程控制、技术总结和方案改进，大大节省了工期，带来了直接的经济效益。隧道施工进度提前约50天，办公和管理成本节约12万余元，工人工资节约19.5万余元。同时，因隧道结构提前完成，使得SMW工法桩内的型钢提前拔除，型钢支撑系统提前拆除，节约了型钢及钢管支撑的租赁费用，节约成本约50万元。带来的总经济效益约为81.5万元。

经过对隧道施工过程中可能出现的基坑变形要点进行的准确判断，制定了相应的应对措施及应急预案。针对各要点制定的措施在控制基坑围护变形的过程中发挥了重要的作用，最终，不仅隧道工程提前完工，周边影响也控制在最小的范围内。

参考文献：

[1]刘杰.深基坑开挖优化设计与下穿地铁隧道变形控制研究[D].合肥工业大学，2012.