薛双
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摘要: 在地铁车站或区间隧道临近区域开展市政工程施工时，往往会对既有地铁结构产生扰动影响，从而导致工程建设难度增大且风险性较高。本文通过研究阐明对改建工程区域的地铁隧道周围土体采用三轴搅拌桩加固，可以有效提高地铁区间隧道周围土体的强度，减少施工对邻近市政隧道周围土体的扰动，确保地铁隧道变形满足保护标准的要求。
关键词: 邻近地铁; 盾构隧道; 市政隧道改建; 变形控制; 数值模拟; 现场监测
1 市政隧道改建对邻近地铁的影响
随着我国城市的不断发展，城市规模不断扩大，人口不断增长，部分市政设施无法满足城市的功能需求，需对其进行改建。若改建工程邻近既有地铁隧道，则必然会对地铁结构产生一定的影响，造成市政工程改建难度增大以及风险性增加。市政工程施工对邻近的地铁隧道的影响是一个非常复杂的、动态的、多变的过程，针对此类问题的研究也越来越引起国内外专家和学者的重视。
邻近地铁车站的基坑开挖施工必然引起地应力的重分布，会导致地铁车站结构产生相应的变形，而已运营地铁车站结构对变形要求极为严格，基坑施工过程中必须采取严格工程措施，否则会影响地铁车站的正常使用和安全。新建隧道的开挖不可避免地会对周围土体产生扰动，会造成地层损失，并且由于土体内孔隙水压力的变化，使原有土体平衡系统被打破，地层在形成新的平衡系统的过程中，土应力重分布，进一步引起邻近地铁路基的应力和应变发生改变，引起地铁路基结构产生相应的变形。
2 市政隧道改建对邻近地铁结构的扰动
专家对下沉隧道工程上跨已运营地铁区间隧道的设计和施工进行了分析研究，提出了对运营线路有针对性地采用地基加固、分段开挖、及时堆载回压等施工方案及措施。专家另外采用现场监测和数值计算的方法对箱涵基坑开挖施工对下卧地铁双向盾构隧道的影响进行了分析研究，分析结果表明盾构隧道竖向位移和水平收敛变形均满足标准要求。除了现场测试以外，数值模拟已成为研究复杂工程施工问题、评判工程措施效果的有效手段。通过三维数值模拟分析，可以对基坑施工全过程进行动态模拟，分析结果为: 基坑开挖、回筑过程中已建地铁车站、区间隧道的位移变形均能满足相关规范要求。由此验证了基坑开挖、加固方案的有效性和合理性。
专家已从基坑开挖变形机制、基坑开挖方法、数值模拟以及现场监控量测等各方面研究分析了基坑开挖对邻近地铁区间隧道的影响，研究结果表明:基坑开挖卸荷会引起基底地层的回弹隆起，造成下卧隧道结构产生纵向不均匀变形、横向水平位移、管径收敛等不利现象。如果隧道结构变形或位移超过结构保护标准，轻则引起隧道管片间张开量过大、隧道渗漏水，重则引起管片开裂，继而锈蚀钢筋，导致使用寿命缩短、地铁结构损坏( 如道床与管片的脱开) 等，危及地铁列车运行安全。为保证地铁的运营安全，减少施工对地铁区间隧道的扰动影响，本文提出一种解决思路，即对邻近市政隧道改建工程区域的地铁区间隧道周围土体采用三轴搅拌桩加固，以增强地铁隧道周围土体的稳定性，减小施工影响。
由于国内目前类似工程案例相对较少，为分析市政隧道改建工程方案及加固思路的合理性，本文参考国内地铁既有工程保护经验，结合国家以及地方的规范、标准等，提出地铁区间隧道的变形控制标准，并以此为基础，开展对设计方案的数值模拟分析和施工过程中的现场监控量测等工作。
3 市政工程邻近地铁的变形控制措施
首先，要制定合理有效的技术措施，尽量减小附加变形对既有结构的影响。通过新建工程施工对既有地铁构筑物施工附加影响的分析和评价，由此可确定出合理的施工方案下的既有结构变形及稳定性控制方案并实施。
3. 1 选择合理的平纵断及横断面
在允许的情况下，选择合适的开挖断面，且尽量减小开挖面，平纵断尽量远离地铁。在正常施工情况下，对地铁区间进行相应的监测及轨道防护措施，能保证线路的正常运行，不会影响轨道安全与路基边坡的稳定性。采取注浆预加固以及采用机械顶管法施工，可以有效控制路基结构的变形，保证运营安全。
3. 2 改善土体特性
市政隧道改建工程施工会对邻近地铁区间隧道产生一定的扰动影响，南北两侧基坑开挖引起地铁隧道两侧地层向基坑内部移动，应采取应对措施对地铁及周边土体进行加固保护，确保地铁运营安全。通过对隧道开挖周边外土体进行局部加固处理，一方面可以促进隧道开挖后自然拱的形成，另一方面可以改进土体的特性，促进其往好的方面转化。目前，实际施工中常用到的预加固方法主要有超前锚杆、超前小导管、水平旋喷注浆、超前管棚支护等。改善土体特性通常通过采用小导管注浆措施实现，合理的选择小导管及注浆参数，可以实现保证加固地层和堵水的双重效果。这种方法是实际工程中最常采用的一种方法。
3. 3 采用合理的施工方法
在允许的情况下，应选择对地铁结构影响最小的工法进行施工，保持开挖面稳定，减少对地层的扰动，对控制地面沉降极其重要，此外，选择合理的施工步骤也十分关键，不同的开挖顺序对地面沉降造成的影响往往相差巨大。对市政隧道与地铁区间隧道交叉段周围土体采用三轴搅拌桩满堂加固，可以有效减少市政隧道改建工程基坑开挖对地铁区间隧道周围土体的扰动，保证隧道周围土体的稳定性。
4 结束语
随着城市轨道交通的日益网络化、规模化，轨道交通和市政设施同步快速发展，今后穿越或者邻近工程将会越来越多，越来越复杂，目前和今后的新建地下工程穿越地铁施工对的技术要求和管理要求将更加严格，所以，对这类工程变形控制的研究很有必要。在今后的实际设计过程中，应重视归纳总结，对现有变形控制方法和理论进一步优化。市政工程邻近地铁的变形控制的思路，应从现状调查、制定有效的技术措施、工程评估、施工监测、轨道防护等方面实施，从而保证邻近施工中既有线路的安全和正常运营以及工程的顺利展开。也为今后我国邻近地铁工程设计和施工提供了便于实施的理论方法和实践依据，具有重要指导意义。
参考文献：
[1]潘婷. 市政工程邻近既有地铁区间变形控制分析[J]. 岩石力学与工程学报，2019(6):67-68.
[2]刘翠清. 市政隧道改建对邻近地铁结构扰动的影响分析[J]. 城市轨道交通研究，2021(2):25-30.