地鐵區(qū)間隧道穿越建(構)筑物的工程管理控制

譚萬忠

(中國鐵道科學研究院 深圳研究設計院，廣東 深圳 518034)

1 工程概述

深圳地鐵5號線土建工程起點為前海灣站，終點為黃貝站，線路全長40.001 km，其中高架線路1.992 km，地下線37.223 km，過渡段0.776 km。全線共19個暗挖區(qū)間段，左右線合計總長38.617 km，包括27個礦山法豎井工點，4個斜井工點;11個盾構區(qū)間，共掘進總長度19.353 km。

全線共需下穿房屋建筑84棟，其中樁基31棟，條基53棟;下穿創(chuàng)業(yè)立交橋、廣深高速、南坪快速、廣深鐵路、深惠高速橋(線)各1次，平南鐵路5次;其中創(chuàng)業(yè)立交樁基托換1處，房屋建筑樁基托換2處。

深圳地鐵5號線穿越既有建筑物的數(shù)量多、種類多，基本涵蓋了可能穿越的各種建筑物，本文擬從區(qū)間隧道穿越建筑物和既有線路的工程管理控制措施和技術管理控制進行探討［1］，確保建筑物和工程施工安全。

2 工程管理控制措施

2.1 保證資料準確

資料包括建筑物的各種技術參數(shù)和施工資料調查，與既有結構物與新設結構物的位置關系、影響程度，既有結構物的種類和重要程度等有密切關系［2］。同時做好區(qū)間隧道周圍工程地質的調查。在詳勘的基礎上，對勘探點進行加密，以進一步了解地層情況。

2.2 嚴格審查設計方案

設計是龍頭，對設計方案嚴格把關:①在工程項目開工前，根據(jù)隧道工程(含附屬工程)或其它高風險工程本身要求，并針對穿越構筑物工況特點及環(huán)境條件，與BT指揮部的設計部聯(lián)合制訂各工況條件下監(jiān)測項目控制指標，以及各監(jiān)測項目的控制值，并予以明確。根據(jù)工程進展情況及時對監(jiān)測項目控制指標進行修正和再確認;②對存在較大風險的專項施工方案進行專項評審確認;③工程出現(xiàn)險情時，相關設計單位人員須及時趕赴現(xiàn)場，根據(jù)現(xiàn)場核實后的數(shù)據(jù)對工程結構安全進行復核計算，提供處置措施和意見，并對所采取的措施做出后期發(fā)展的相應預測。

2.3 施工過程控制

施工過程的控制主要分三點:①嚴把施工方案關，做好方案的專家論證和七方審批，層層把關。按施工方案的編制要求，項目技術負責人牽頭編制，并要求施工單位的技術負責人審核簽字。審核簽字后，由建設單位組織相關從深圳市的巖土專家?guī)熘羞x擇專家對方案進行評審論證，論證通過后再由監(jiān)理、業(yè)主等審批把關;②督促審查各工點上報施工階段的重大安全技術方案、重大風險源以及應急預案，經總工辦和工程處審批后由現(xiàn)場業(yè)主代表交給結構安全監(jiān)控管理中心備案。對不符合強制性標準要求、存在重大遺漏、針對性不強等方案，有權要求相關單位重新編制和審批;③把臨時結構措施當永久結構一樣對待，做好臨時措施的方案審查和施工質量把關;④工程出現(xiàn)險情或預報警時，根據(jù)相應級別及時趕赴現(xiàn)場組織召開安全會議，對發(fā)生預警的原因進行調查分析，結合各參建方的意見，研究制訂相應對策，同時協(xié)助相關部門采取措施，排除工程安全隱患。發(fā)生突發(fā)事故時，協(xié)助各級部門啟動相應級別應急預案。

3 技術管理控制

3.1 確定變形控制指標

在詳細調查地質和周圍環(huán)境的基礎上，確定隧道施工引起變形的控制指標。從廣義上講，建筑物從完好無損到倒塌會經歷四個階段［3］:

1)一級(美觀破壞):產生可見的外表或“美觀上”的損壞，在這一階段建筑物可能會出現(xiàn)細小的裂縫，裝飾材料脫落等。

2)二級(功能破壞):產生使用性或功能性損壞。例如墻壁開裂，水管破裂，地板傾斜等，這需要采取適當?shù)募庸檀胧?/p>

3)三級(結構破壞):產生結構性或穩(wěn)定性破壞。建筑物承載能力下降，己經不能正常使用，成為危房，需要采取加固措施。

4)四級(倒塌):房屋部分或全部倒塌。

目前的隧道施工監(jiān)測往往只給出了建筑物的絕對沉降量，建筑物監(jiān)測的警戒值設為累計沉降20 mm，沉降速率3 mm/d。然而，建筑物體系上某點的絕對沉降量并不能很好地反映其安全狀況。建筑物安全評定的大部分標準都是按照建筑物的傾斜度制訂的。根據(jù)多年來的工程實踐，我國《建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007—2002》［4］，按照各類建筑物的特點和地基土的不同類別，對建筑物傾斜度的設計允許值，即安全容許值給出了明確的規(guī)定，見表1。文獻［5］給出了建筑物允許傾斜度，見表2。

表1 建筑物傾斜容許值

表2 建筑物允許傾斜度

文獻［6］對各類期刊上公開發(fā)表的91個建筑物破壞實例進行計算匯總，建立了建筑物廣義破壞等級與傾斜度之間的關系，見表3。

表3 建筑物廣義破壞等級與傾斜度

隧道穿越既有線路，對地表沉降的最大警戒值應考慮運營要求。實際工程中，為監(jiān)測操作的方便，洞內外各監(jiān)測項目警戒值分別設為:最大隆沉量及水平位移量不超過20 mm、隧道變形曲線的曲率半徑不小于15 000 m、相對變曲不大于1/2 500。同時，對既有地鐵車站內地表、軌道等主體結構進行了跟蹤監(jiān)測，控制標準見表4。

表4 盾構區(qū)間隧道穿越既有地鐵車站施工控制標準

3.2 優(yōu)化施工參數(shù)

深圳地鐵5號線隧道區(qū)間分別采用了盾構法和礦山法施工，盾構掘進參數(shù)的優(yōu)化和礦山施工工程質量的控制是采取技術措施的重點。

盾構掘進主要由10個參數(shù)控制，即前倉壓力、千斤頂頂力及分布、推進速度、盾構坡度、糾偏方向與糾偏量、漿液配制、數(shù)量、壓力等。掘進過程中，必須重視隧道上覆土厚度、地質條件、地面荷載、設計坡度及轉彎半徑、軸線偏差情況及盾構現(xiàn)狀姿態(tài)、地表監(jiān)測情況等，上述10個參數(shù)，既是獨立的，又有互相匹配、優(yōu)化組合的問題，其根本目的，是控制盾構推進軸線偏差不超出允許范圍及盡量減少地層變形的影響。

礦山法施工質量的控制主要有3點:①地質預報和地質資料的核實貫穿隧道施工的始終。隧道開挖所揭示的圍巖條件與勘探設計資料不相吻合的情況時有發(fā)生，甚至因此發(fā)生涌泥、涌水等突發(fā)性災害而措手不及，給工程的安全、進度、投資造成直接的影響。為了避免或盡量減少突發(fā)性事故的發(fā)生以及使設計支護參數(shù)符合實際的圍巖條件，必須在礦山法施工過程中進行地質超前預報和地質資料的核實工作;②增強初期支護密實度，提高其結構防水能力。初期支護出現(xiàn)滲漏的部位，可采取初期支護背后注漿等技術措施進行處理，特別在施作二次襯砌的地段，必須采用一切措施，使初期支護表面無明顯滴水或流水，避免在防水板背后形成水囊，影響二次襯砌的防水效果和受力狀態(tài);③選用高性能材料、提高施工工藝，防止二次襯砌滲水。目前地鐵5號線用礦山法修建的隧道工程均采用防水混凝土、全包防水板、埋設滲管、背后注漿等綜合防水措施，以達到二級防水的標準。

3.3 采取必要的地基加固措施

對一些特殊地質或重要建(構)筑物下的軟弱地層采取必要的地基加固措施，改善地質條件，能減少盾構推進時造成的土體擾動，為盾構施工創(chuàng)造有利的條件。但這些地基處理措施的采用，必須結合實際工況，因地制宜。目前5號線常用的一些保護建筑物方法有基礎托換法和注漿加固法。

3.4 加強隧道及周圍環(huán)境的監(jiān)測

信息化施工的成效很大程度上取決于隧道及其周圍環(huán)境監(jiān)測是否準確、及時。以盾構穿越深圳地鐵5號線兩條隧道為例，主要采用了地面沉降觀測、連通管觀測、收斂變形監(jiān)測三種方法。這三種監(jiān)測方式從不同角度反應了盾構引起的地表、地層及隧道的變形情況，為盾構施工參數(shù)的優(yōu)化提供了可靠的依據(jù)。

在施工過程中，以控制周圍環(huán)境變形為目的，對整個工程系統(tǒng)進行監(jiān)測。通過對大量施工監(jiān)測信息的分類、分析與處理，可以及時了解整個工程的變化情況，在確保施工安全的前提下，提取施工參數(shù)中影響地層位移的關鍵因素，通過最有效、最短的途徑不斷進行調整優(yōu)化，指導整個保護過程，同時依據(jù)前一步施工監(jiān)測信息及施工參數(shù)的變化規(guī)律，推斷下一步施工工況及其對地層位移的影響與控制。

當發(fā)現(xiàn)潛在的危及周圍環(huán)境安全的因素時，可以及時作出預警，采取補救措施，保證施工環(huán)境的安全;而當安全儲備過大時，也可及時修正設計方案，削減保護措施，通過反分析，可修改計算模型、調整計算參數(shù)，總結經驗，提高設計水平，避免工程事故的發(fā)生。該過程貫穿于整個施工過程始終，是一個動態(tài)跟蹤的過程。信息化是確保施工環(huán)境安全的不可或缺的重要手段。

4 結語

作為城市交通的一個重要部分，地鐵大多修建在繁華市區(qū)和人員流量較大的地方，在進行整體規(guī)劃設計時，地鐵線路經常不可避免地從既有建(構)筑物附近甚至是正下方的地層中穿過，施工過程中保護既有建(構)筑物的安全就成為一個非常常見的問題。無論是盾構法還是礦山法施工穿越既有建(構)筑物，針對性的管理措施和技術措施是建設管理和施工實踐中必不可少的環(huán)節(jié)。實踐證明，本工程采用的技術措施和管理措施通過獲得的各項技術參數(shù)對反饋設計和指導施工收到了預期的效果，同時也為類似城市地下工程的施工積累了寶貴的經驗。

［1］繆林昌，王非，呂偉華.城市地鐵隧道施工引起的地面沉降［J］.東南大學學報(自然科學版)，2008(2):293-297.

［2］關寶樹.隧道工程施工要點集［M］.北京:人民交通出版社，2008.

［3］肖躍軍.關于采動區(qū)建筑物的評定等級與破壞等級的探討［J］.礦山測量，1996(4):33-46.

［4］中華人民共和國國家標準.GB50007—2002 建筑地基基礎設計規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［5］王鐵夢.工程結構裂縫控制(第一版)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998.

［6］陳龍.軟土地區(qū)盾構隧道施工期風險分析與評價研究［D］.上海:同濟大學，2004.

［7］朱杰利.地鐵礦山法施工質量控制探討［J］.煤炭工程，2008(2):115-116.