既有运营地铁上方的建筑施工与安全管控研究

李晓峰

摘要：结合工程实例，分析了在不影响既有城市地铁正常运营的基础上，隧道上方建筑施工常规工序及工艺可能对隧道本体及周边环境造成的不良影响。从设计及施工角度进行深入剖析，提出分区施工、门式加固、基础减振、隔离桩及信息化监测等技术措施，降低了工程施工影响，充分保证了既有城市地铁运营的安全，可供类似工程借鉴。

关键词：基坑施工;运营地铁区间隧道;安全保障;信息化监测

在地铁车站周围，由于列车的运行以及地铁设备运行而产生的振动及噪声强度很高。这些振动及噪声随着空气、固体物等，传播影响到周边的建筑物，对长期工作在这些建筑物里的人造成一定的身心损害。随着经济的发展和人们生活水平的提高，地铁运行的振动及噪声问题也引起了相关部门的重视，具有重要的研究价值和现实意义。地铁列车运行时产生的振动首先经轨道传递给隧道支护结构，随后通过支护结构以外的岩土介质传播到地面，引起地面的振动，从而进一步诱发建筑的二次振动。因此，地质情况和与隧道间的距离是影响振级的主要因素。城市地铁隧道两侧的环境振动进行实测就曾指出：当地铁列车在50-70km/h运行时，对于埋深在9-16m范围内隧道，在级在67dB内影响范围为40-50m，而则约为20m。说明，在不同地区不同地质条件下，地铁振动对临近建筑的影响具有特殊性，需要按地区展开具体和细致的研究。

1 项目概况

某46号地块综合发展项目位于某市静安区南京西路石门一路东南侧，项目上部为3层建筑，局部1层;工程项目从轨道交通2号线正上方跨越施工，施工范围内地铁长度约100m。

1.1工程地质概况

工程场地为典型地层，其中，①1层杂填土，成分较为复杂，表层为含有混凝土地坪，需要进行表层清理;①2层浜填土中含有较多有机质及腐殖物，暗浜区域土质条件不良;②层为褐黄-灰黄色粉质黏土;③层、④层分别为上海典型淤泥质粉质黏土和灰色淤泥质黏土，土质较软。该土层具有含水量大、压缩性高、灵敏度高及土体强度低等不良特性。

本工程基础底板位于第③层淤泥质粉质黏土层中，轨交2号线隧道结构位于第④层淤泥质黏土层中。隧道结构上方基础结构施工、基坑开挖、土体加固等均会对第③、④层土造成扰动影响，土体原始结构丧失较为严重，变形较大，其正下方轨交2号线运营安全将受到严重影响。

1.2设计概况

工程上部结构为3层混凝土钢框架结构，局部1层，其中，3层结构下均设置地下室1层，局部1层结构处不设地下室，采用天然地基。结构整体通过减振结构与基础底板相连，下设钻孔灌注桩承托底板。地下室底板埋深4.55m，局部1层天然地基，底板底埋深约1.55m。工程项目位于轨交2号线正上方，其中，工程桩基分布于地铁上下行隧道中间及两侧;地铁隧道直径为6.2m，基坑正下方地铁隧道结构顶埋深9.0m，与坑底最近距离为4.45m（图1）。

2 运营地铁上方建筑工程施工技术

2.1.1深层地下障碍物清除

为了降低清障施工产生的振动及大规模土方开挖卸载造成的影响，工程采用了无振动的液压全回旋套筒钻机进行清障。液压全回旋套筒清障法具有转速慢、振动小等特点，配合抓斗及时清除套筒内少量渣土及障碍物，将清障对运营地铁的振动影响降到最低;桩位采用φ1500mm@1000mm搭接布置，清障深度3m，全面覆盖障碍区域;单孔清障完成后，用10%水泥拌和土分层回填并夯实，以提高土体强度及密实度，保证工程安全。

2.1.2紧邻地铁的SMW工法桩施工

为降低围护桩施工对下卧隧道结构的影响，SMW工法桩采用慢速成桩工艺，其成桩速度（下沉速度≤0.3m/min、提升速度≤0.5m/min）约为正常施工速度的1/2;同时，提高单桩水泥掺量、严格控制注浆量和注浆压力，保证桩体28d无侧限抗压强度≥1.5MPa。为减少H型钢拔出过程中孔隙填充不及时或不密实导致的围护结构变形，SMW工法桩H型钢不予拔除，永久保留。通过降低施工速度、提高水泥掺量、严控注浆量及注浆压力、H型钢永久保留等措施，使得施工期间地铁隧道结构的上浮变形得到严格控制。

2.2 严格基坑工程开挖条件验收的监督

在地铁上方基坑工程开挖之前，建设、勘察、设计、施工、监理、监测等单位重视基坑工程开挖条件的验收环节，由建设单位组织召开基坑开挖条件验收会议，介绍基坑开挖准备情况，核查专家论证评审意见及回复、地铁运管部门的审查批复意见、周边环境监测保护措施、地铁隧道变形控制、基坑堆载、应急预案、应急物资储备、设备和人员落实等情况内容。监督机构应严格基坑工程开挖条件验收的程序监督，在各方未达成统一验收意见的情况下，不得进行基坑土方开挖。条件验收监督手段的采用，从一定程度上对重大危险源实施起到了有效的事前防范，减少了因施工准备不足或盲目施工产生的基坑安全事故，以及给周边环境造成破坏。

2.3 基坑支护结构设计方案的优选

该基坑支护设计方案直接关系到运营地铁2号线的正常使用，基坑围护结构选用Φ850SMW工法桩（内插型钢），依据地铁隧道位置设置不同桩长，基坑加固采用Φ850三轴搅拌桩全范围加固。

当前SMW工法桩施工工艺成熟，已广泛应用于各类工程中，相比地下连续墙、钻孔排桩等其它支护形式，具有工期短、造价低、施工便捷、对周边环境影响小的特点和优越性，同时带来较为理想的社会和经济效益。①该工法施工时不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、地下设施移位等危害;②钻杆钻掘和搅拌反复致使搅拌充分、止水效果更好（渗透系数K可达10～7cm/s）;③施工工期相对更短，每一台班可成墙70～80m2。

3 結语

既有城市地铁运营安全对其上跨建筑工程设计及施工技术提出了多方面的安全要求。本文在对制约工程建设的主要因素进行深入分析的基础上，从设计方案、施工工艺、施工工序等角度出发，采取一系列的针对性措施，同时加强施工数据监测，采用信息化施工手段，不仅保证了既有城市运营地铁安全，也大大提升了工程建设的整体质量，为未来大中型城市核心区上跨地铁施工提供了可靠的工程经验，有非常重要的指导意义。

参考文献：

[1]郑刚，刘庆晨，邓旭.基坑开挖对下卧运营地铁隧道影响的数值分析与变形控制研究[J].岩土力学，2013（5）：1459-1468.

[2]周巍，吴永红，屈文俊和茹以群，“城市轨道交通环境中既有建筑室内振动隔振方法研究，”工业建筑，38，pp.307-311（2008）.