紧邻建筑物大断面浅埋暗挖地铁隧道施工技术研究

（中铁上海工程局集团华海工程有限公司，上海 201101）

在大断面地铁隧道工程的浅埋暗挖施工过程中，如果有建筑物紧邻施工区域，施工单位应加强对施工现场环境的勘测，并应进行建模分析。通过对施工方案的模拟并优化开挖施工顺序，应验证紧邻建筑物防护措施的有效性，确保各项技术参数与施工现场的实际情况相一致。施工单位在施工过程中应结合前期模拟计算数据对施工技术工艺加强控制管理，严格控制沉降位移等问题，避免对紧邻建筑物结构的安全性和稳固性造成不利影响，确保地铁隧道工程的施工建设能够顺利实施，推动我国城市地铁轨道交通系统的健康长远发展。

1 工程概况

某地铁隧道工程施工区域内地层结构复杂，需要进行大断面浅埋暗挖施工。在地铁隧道工程区域的东侧有密集建筑物，其中有两栋建筑物与工程区域紧邻，易受到地铁隧道工程开挖施工的影响而产生明显沉降问题，需要采用相应的施工控制技术。

2 模拟优化紧邻建筑物大断面浅埋暗挖地铁隧道施工方案

2.1 建模计算分析

紧邻建筑物大断面浅埋暗挖地铁隧道施工前，为了提高施工控制技术应用的合理性、有效性，施工单位应首先通过建模方式对施工控制技术的各项参数进行计算分析。在模拟计算时应采用专业软件，利用有限元分析方式对地铁隧道工程及紧邻建筑平面应变进行计算。计算分析时可简化分析围岩设定的连续性，应结合地铁隧道工程的具体埋深等数据确定其宽度和下边界，并进行计算单元和结点的划分确定。

为了准确了解紧邻建筑物与地铁隧道施工的关联性，施工单位应对不同的施工控制技术方案进行对比分析，以优化各项技术参数，提高开挖施工工序的合理性。根据该地铁隧道工程施工现场地层的实际情况，应对填土、粉细砂、粉质黏土、中粗砂、注浆加固区及初支结构的弹性模量、黏聚力、内摩擦角、泊松比及容重等各项参数进行计算。

2.2 不同工况条件模拟

建模计算时应合理选择断面位置，由于该施工段与两栋建筑紧邻，可选择建筑与地铁隧道工程施工区域间距最小处作为计算断面，以保证计算分析结构的客观性和准确性。施工单位应结合施工控制技术工艺在不同的工况条件下，分析地铁隧道开挖对紧邻建筑的具体影响程度。

根据两栋建筑物基础与地铁隧道工程开挖断面的不同水平距离，施工单位选择了相应的施工工艺，在与紧邻建筑物距离约6.7 m的不同地铁隧道断面采用了中洞施工技术，在间距为4.3 m的地铁隧道断面采用了双侧壁导坑施工技术，在间距为5.3 m的隧道断面采用了上下台阶施工技术，对地铁隧道与隔离桩间的不同距离等工况条件进行了模拟分析，以确定具体的施工控制技术工艺。

2.3 各工况条件下的模拟计算分析

施工单位在不同的工况条件下对地表沉降量、建筑两侧沉降差异值、建筑基础紧邻地铁隧道侧的水平位置量分别进行了模拟计算。经计算分析发现，采用了设置隔离桩的施工控制技术后，两栋紧邻建筑物的基础沉降差异、地表沉降均有明显下降。设置隔离桩后，将地铁隧道开挖施工导致的地层变形有效阻隔，避免其向紧邻建筑方向扩张，且应在地铁隧道侧壁和隔离桩间采取注浆加固措施，以进一步提高沉降控制效果。

根据对不同地铁隧道开挖顺序的模拟分析可以发现，先开挖与紧邻建筑基础水平间距较远的地铁隧道断面工况下的沉降量较小。隔离桩与地铁隧道开挖断面相距较近时，产生的建筑物沉降差异及地表沉降均相对较小。施工单位应根据以上模拟计算分析结果，优化施工控制技术方案的选择和技术参数。

3 紧邻建筑物大断面浅埋暗挖地铁隧道施工控制技术核心

3.1 地铁隧道工程地表隔离施工控制技术要点

由于该地铁隧道工程的某施工段与两座建筑物紧邻，在浅埋暗挖施工过程中易对建筑物结构的稳定性和安全性产生较大影响。施工单位在充分掌握施工现场的实际情况后，决定采用设置隔离桩的方式控制紧邻建筑物的沉降问题，以防止其在受到施工扰动后出现明显的沉降变形。

在施工过程中，施工单位结合建模模拟结构，将钻孔灌注隔离桩的规格确定为Φ800@1 200。隔离桩与地铁隧道间的距离控制在1.5 m时，紧邻建筑物、地表沉降的最大差异沉降值在3.79、36.17 mm左右。隔离桩与地铁隧道间的间距缩小到0.5 m时，差异沉降值明显下降，但土体厚度过薄，其稳定性会相应降低，因此，在施工实践中应将地铁隧道与隔离桩间的距离控制在1.5 m左右。

3.2 地铁隧道工程洞室开挖施工控制技术要点

该地铁隧道工程存在大小两种断面，其施工比较复杂，大断面开始施工时，由于施工段与周边建筑物紧邻，因此，需要采取分块开挖方式进行施工，虽与并行开挖大小断面洞室对紧邻建筑沉降的影响基本相同，但其施工效率较低，对工期会造成一定影响。

该地铁隧道工程的右线是施工控制的重点，根据其单线断面特点，在起始施工段先进行右线的开挖作业，开挖至约20 m处时开始左线的开挖作业。该施工段中存在3个紧邻洞室，应先掘进两侧隧道，并在完成隧道两侧的二衬施工后再开挖中间隧道部分。

3.3 地铁隧道工程超前注浆加固施工控制技术要点

超前注浆加固技术可有效控制沉降，也是加固处理软弱地基的重要施工控制技术。在本次地铁隧道工程的施工中，为了避免对紧邻两幢楼房建筑产生影响，采用了设置隔离桩的施工技术。

由于施工现场为砂层及粉土结构，地层的自稳定性相对较低，在地铁隧道工程浅埋暗挖施工过程中可能会导致紧邻建筑物出现沉降位移问题，施工单位应采用超前注浆加固技术加以控制处理。可根据具体的地层条件及地铁隧道的不同结构部分特点，对超前注浆加固的具体施工工艺进行优化选择。

在地铁隧道工程拱部结构部分超前注浆施工中，采用小导管规格为Φ32.5，其长度为25 m，其循环长度控制在1 m左右，注浆浆液成分主要由水玻璃及水泥构成。在施工过程中，施工单位应合理配置注浆设备，并将注浆压力控制在0.3～0.5 MPa，且压力应逐渐加大。当注浆压力达到阶段标准后应暂停3～5 min左右，再继续注浆，这一循环过程应反复进行2～3次，直至浆液充满。

完成注浆作业后，施工单位应对浆液的凝固程度进行检查，检测合格后再进行开挖施工，在开挖过程中应实时监测加固效果，以保证施工的质量安全。

对地铁隧道工程相邻洞室进行超前注浆加固施工时，由于该地铁隧道工程紧邻建筑物，施工段洞室间土柱的自稳性能相对较差、厚度较薄。施工单位根据实际情况采用了对拉锚管注浆及超出锚管注浆加固的施工技术，以保证狭窄土柱的加固效果。

通过超长锚管注浆加固改善了土体的自稳性能和承载性能，对拉锚管与地铁隧道的两侧结构形成了闭合支护结构，可以进一步提高其承载能力。施工单位在施工过程中应从隧道一侧侧壁开始向另一侧进行注浆锚管的锚固施工，锚管规格为Φ32.5，应结合隧道相邻洞室的实际情况确定锚管的长度，使其可牢固连接在初支钢格栅。

施工单位应在其他位置设置液相长锚管，以便加固土体深部。施工时应采用梅花形布局方式，布设隧道侧壁的注浆锚管，且应将锚管间的横纵间距分别控制在0.5 m和1.5 m左右。

在本次地铁隧道工程的施工过程中，由于其左线与隔离桩间的土体厚度仅为1.5 m，若受到扰动会发生坍塌等严重的安全事故，且无法应用普通的注浆加固技术进行处理。施工单位根据现场的实际情况采用袖阀管注浆技术，通过分段分层的注浆施工技术，对地铁隧道顶部和隔离桩间的土体进行加固处理，可有效控制桩侧向变形问题。

3.4 地铁隧道工程施工控制效果分析

在地铁隧道工程的开挖施工过程中，施工单位对紧邻建筑物的沉降情况进行了实时监测，在完成了隔离桩及二次衬砌施工后，再次测定了紧邻建筑物的沉降值。

两幢紧邻建筑物的最小沉降值分别为13.21、13.22 mm，其最大沉降值分别为16.58、14.99 mm，两座建筑物的差异沉降最大值分别为3.37、2.77 mm，沉降差异为0.2‰左右，控制在设计标准允许的范围内，施工控制技术的应用取得了良好的效果。

4 结语

地铁工程是我国现代化城市建设中重要的公共交通系统工程，由于地铁隧道工程的沿线区域有大量建筑物存在，在浅埋暗挖施工过程中施工单位必须充分了解施工区域的环境条件，并对施工方案及紧邻建筑物的保护措施进行科学的计算分析，以准确确定各项技术参数，为施工控制提供可靠的参考依据。在地铁隧道工程的开挖施工时，施工单位应合理应用施工控制技术，保证施工的质量安全，减少对紧邻建筑物的影响，确保地铁隧道工程能够顺利实施。