地铁区间隧道穿越建(构)筑物的工程管理控制

谭万忠

(中国铁道科学研究院 深圳研究设计院，广东 深圳 518034)

1 工程概述

深圳地铁5号线土建工程起点为前海湾站，终点为黄贝站，线路全长40.001 km，其中高架线路1.992 km，地下线37.223 km，过渡段0.776 km。全线共19个暗挖区间段，左右线合计总长38.617 km，包括27个矿山法竖井工点，4个斜井工点;11个盾构区间，共掘进总长度19.353 km。

全线共需下穿房屋建筑84栋，其中桩基31栋，条基53栋;下穿创业立交桥、广深高速、南坪快速、广深铁路、深惠高速桥(线)各1次，平南铁路5次;其中创业立交桩基托换1处，房屋建筑桩基托换2处。

深圳地铁5号线穿越既有建筑物的数量多、种类多，基本涵盖了可能穿越的各种建筑物，本文拟从区间隧道穿越建筑物和既有线路的工程管理控制措施和技术管理控制进行探讨［1］，确保建筑物和工程施工安全。

2 工程管理控制措施

2.1 保证资料准确

资料包括建筑物的各种技术参数和施工资料调查，与既有结构物与新设结构物的位置关系、影响程度，既有结构物的种类和重要程度等有密切关系［2］。同时做好区间隧道周围工程地质的调查。在详勘的基础上，对勘探点进行加密，以进一步了解地层情况。

2.2 严格审查设计方案

设计是龙头，对设计方案严格把关:①在工程项目开工前，根据隧道工程(含附属工程)或其它高风险工程本身要求，并针对穿越构筑物工况特点及环境条件，与BT指挥部的设计部联合制订各工况条件下监测项目控制指标，以及各监测项目的控制值，并予以明确。根据工程进展情况及时对监测项目控制指标进行修正和再确认;②对存在较大风险的专项施工方案进行专项评审确认;③工程出现险情时，相关设计单位人员须及时赶赴现场，根据现场核实后的数据对工程结构安全进行复核计算，提供处置措施和意见，并对所采取的措施做出后期发展的相应预测。

2.3 施工过程控制

施工过程的控制主要分三点:①严把施工方案关，做好方案的专家论证和七方审批，层层把关。按施工方案的编制要求，项目技术负责人牵头编制，并要求施工单位的技术负责人审核签字。审核签字后，由建设单位组织相关从深圳市的岩土专家库中选择专家对方案进行评审论证，论证通过后再由监理、业主等审批把关;②督促审查各工点上报施工阶段的重大安全技术方案、重大风险源以及应急预案，经总工办和工程处审批后由现场业主代表交给结构安全监控管理中心备案。对不符合强制性标准要求、存在重大遗漏、针对性不强等方案，有权要求相关单位重新编制和审批;③把临时结构措施当永久结构一样对待，做好临时措施的方案审查和施工质量把关;④工程出现险情或预报警时，根据相应级别及时赶赴现场组织召开安全会议，对发生预警的原因进行调查分析，结合各参建方的意见，研究制订相应对策，同时协助相关部门采取措施，排除工程安全隐患。发生突发事故时，协助各级部门启动相应级别应急预案。

3 技术管理控制

3.1 确定变形控制指标

在详细调查地质和周围环境的基础上，确定隧道施工引起变形的控制指标。从广义上讲，建筑物从完好无损到倒塌会经历四个阶段［3］:

1)一级(美观破坏):产生可见的外表或“美观上”的损坏，在这一阶段建筑物可能会出现细小的裂缝，装饰材料脱落等。

2)二级(功能破坏):产生使用性或功能性损坏。例如墙壁开裂，水管破裂，地板倾斜等，这需要采取适当的加固措施。

3)三级(结构破坏):产生结构性或稳定性破坏。建筑物承载能力下降，己经不能正常使用，成为危房，需要采取加固措施。

4)四级(倒塌):房屋部分或全部倒塌。

目前的隧道施工监测往往只给出了建筑物的绝对沉降量，建筑物监测的警戒值设为累计沉降20 mm，沉降速率3 mm/d。然而，建筑物体系上某点的绝对沉降量并不能很好地反映其安全状况。建筑物安全评定的大部分标准都是按照建筑物的倾斜度制订的。根据多年来的工程实践，我国《建筑地基基础设计规范GB50007—2002》［4］，按照各类建筑物的特点和地基土的不同类别，对建筑物倾斜度的设计允许值，即安全容许值给出了明确的规定，见表1。文献［5］给出了建筑物允许倾斜度，见表2。

表1 建筑物倾斜容许值

表2 建筑物允许倾斜度

文献［6］对各类期刊上公开发表的91个建筑物破坏实例进行计算汇总，建立了建筑物广义破坏等级与倾斜度之间的关系，见表3。

表3 建筑物广义破坏等级与倾斜度

隧道穿越既有线路，对地表沉降的最大警戒值应考虑运营要求。实际工程中，为监测操作的方便，洞内外各监测项目警戒值分别设为:最大隆沉量及水平位移量不超过20 mm、隧道变形曲线的曲率半径不小于15 000 m、相对变曲不大于1/2 500。同时，对既有地铁车站内地表、轨道等主体结构进行了跟踪监测，控制标准见表4。

表4 盾构区间隧道穿越既有地铁车站施工控制标准

3.2 优化施工参数

深圳地铁5号线隧道区间分别采用了盾构法和矿山法施工，盾构掘进参数的优化和矿山施工工程质量的控制是采取技术措施的重点。

盾构掘进主要由10个参数控制，即前仓压力、千斤顶顶力及分布、推进速度、盾构坡度、纠偏方向与纠偏量、浆液配制、数量、压力等。掘进过程中，必须重视隧道上覆土厚度、地质条件、地面荷载、设计坡度及转弯半径、轴线偏差情况及盾构现状姿态、地表监测情况等，上述10个参数，既是独立的，又有互相匹配、优化组合的问题，其根本目的，是控制盾构推进轴线偏差不超出允许范围及尽量减少地层变形的影响。

矿山法施工质量的控制主要有3点:①地质预报和地质资料的核实贯穿隧道施工的始终。隧道开挖所揭示的围岩条件与勘探设计资料不相吻合的情况时有发生，甚至因此发生涌泥、涌水等突发性灾害而措手不及，给工程的安全、进度、投资造成直接的影响。为了避免或尽量减少突发性事故的发生以及使设计支护参数符合实际的围岩条件，必须在矿山法施工过程中进行地质超前预报和地质资料的核实工作;②增强初期支护密实度，提高其结构防水能力。初期支护出现渗漏的部位，可采取初期支护背后注浆等技术措施进行处理，特别在施作二次衬砌的地段，必须采用一切措施，使初期支护表面无明显滴水或流水，避免在防水板背后形成水囊，影响二次衬砌的防水效果和受力状态;③选用高性能材料、提高施工工艺，防止二次衬砌渗水。目前地铁5号线用矿山法修建的隧道工程均采用防水混凝土、全包防水板、埋设渗管、背后注浆等综合防水措施，以达到二级防水的标准。

3.3 采取必要的地基加固措施

对一些特殊地质或重要建(构)筑物下的软弱地层采取必要的地基加固措施，改善地质条件，能减少盾构推进时造成的土体扰动，为盾构施工创造有利的条件。但这些地基处理措施的采用，必须结合实际工况，因地制宜。目前5号线常用的一些保护建筑物方法有基础托换法和注浆加固法。

3.4 加强隧道及周围环境的监测

信息化施工的成效很大程度上取决于隧道及其周围环境监测是否准确、及时。以盾构穿越深圳地铁5号线两条隧道为例，主要采用了地面沉降观测、连通管观测、收敛变形监测三种方法。这三种监测方式从不同角度反应了盾构引起的地表、地层及隧道的变形情况，为盾构施工参数的优化提供了可靠的依据。

在施工过程中，以控制周围环境变形为目的，对整个工程系统进行监测。通过对大量施工监测信息的分类、分析与处理，可以及时了解整个工程的变化情况，在确保施工安全的前提下，提取施工参数中影响地层位移的关键因素，通过最有效、最短的途径不断进行调整优化，指导整个保护过程，同时依据前一步施工监测信息及施工参数的变化规律，推断下一步施工工况及其对地层位移的影响与控制。

当发现潜在的危及周围环境安全的因素时，可以及时作出预警，采取补救措施，保证施工环境的安全;而当安全储备过大时，也可及时修正设计方案，削减保护措施，通过反分析，可修改计算模型、调整计算参数，总结经验，提高设计水平，避免工程事故的发生。该过程贯穿于整个施工过程始终，是一个动态跟踪的过程。信息化是确保施工环境安全的不可或缺的重要手段。

4 结语

作为城市交通的一个重要部分，地铁大多修建在繁华市区和人员流量较大的地方，在进行整体规划设计时，地铁线路经常不可避免地从既有建(构)筑物附近甚至是正下方的地层中穿过，施工过程中保护既有建(构)筑物的安全就成为一个非常常见的问题。无论是盾构法还是矿山法施工穿越既有建(构)筑物，针对性的管理措施和技术措施是建设管理和施工实践中必不可少的环节。实践证明，本工程采用的技术措施和管理措施通过获得的各项技术参数对反馈设计和指导施工收到了预期的效果，同时也为类似城市地下工程的施工积累了宝贵的经验。

［1］缪林昌，王非，吕伟华.城市地铁隧道施工引起的地面沉降［J］.东南大学学报(自然科学版)，2008(2):293-297.

［2］关宝树.隧道工程施工要点集［M］.北京:人民交通出版社，2008.

［3］肖跃军.关于采动区建筑物的评定等级与破坏等级的探讨［J］.矿山测量，1996(4):33-46.

［4］中华人民共和国国家标准.GB50007—2002 建筑地基基础设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2002.

［5］王铁梦.工程结构裂缝控制(第一版)［M］.北京:中国建筑工业出版社，1998.

［6］陈龙.软土地区盾构隧道施工期风险分析与评价研究［D］.上海:同济大学，2004.

［7］朱杰利.地铁矿山法施工质量控制探讨［J］.煤炭工程，2008(2):115-116.