摘 要:某城市地铁隧道在距某 22 层高的宿舍楼仅 5.4m 位置下穿通过，该楼为筏板基础，无桩基，基础埋深较浅，在与此楼如此近距离的施工过程中， 减少对该楼的扰动， 对该楼的保护成为一个技术难题。
关键词:地铁隧道 近距离 下穿建筑物
1 工程概况
1.1 工程简介
某宿舍楼位于某城市两条路交口东侧繁华地段， 周围建筑物较密集。宿舍楼为框架结构，地上 20 层，地下 2 层，筏板基础，无桩基， 基础埋深较浅， 隧道近距离下穿建筑物。宿舍楼与区间隧道的立面关系见图1，隧道外轮廓与楼箱基底板的最近距离仅为 5.4m，隧道中线距该楼投影距离为 8.9m 。正线隧道贴近宿舍楼北侧经过，隧道采用矿山法开挖。
1.2 工程地质、水文条件
隧道结构上层处在粘土层中，下部结构处于细砂及卵石层中。 对隧道结构有影响的地下水层为第一层台层潜水，该层的水位标高为43.54～48.09。水层的埋深为 2.6～8.2m，该层的土质情况为粉土和砂土层，隧道刚好位于该土层中。
1.3 工程环境
宿舍楼地处繁华地段，来往行人及车辆流量较大。位于此处隧道上方地下市政管线较密集，包括重要的市政管线如:污水管、雨水管、电力管、热力管等，埋深在 2.5～9.0m。业主委托设计院该路段进行探地雷达检测工作，发现区间隧道左线 K3+230～+293 为松散区。
2 施工方案
隧道区间左、右线竖井以东 K3+187～+225、k3+261～+294 段穿越宿舍楼。原设计中 K3+187～+225、k3+261～+294 这两段区间隧道从地面上增设隔离桩进行隧道结构与宿舍楼之间土体的加固，以降低隧道开挖对既有建筑物(宿舍楼的扰动)。但在 K3+187～+225 段，西侧宿舍楼北侧的隔离桩措施在设计上后来被取消，因此在K3+187～+225段区间主体结构开挖时采取洞内加固的方法进行施工，以减少对宿舍楼的扰动。
2.1 洞内加固施工
过宿舍楼段洞内仍采用矿山法施工。左、右线同时开挖，上下导坑同时作业，其总体施工顺序如图 2 施工工艺流程图。
2.1.1 右线加固方案
右线与宿舍大楼水平距离只有5.3～5.8m，整个施工过程除采取加固处理外，还必须严格执行隧道开挖支护的“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”十八字方针，具体采取的措施如下:
(1)增大超前小导管的打设范围。K 3 +177～+225 段超前小导管设置变为拱顶 1800到南侧仰拱拱脚处这一范围。小导管长度为1.5m 环向间距 30cm，纵向间距 1.0m，仰角及外插角控制在 100～150 之间。
(2)缩短开挖步距，K3+177～+225 段每循环的开挖步距由 0.75m 减少到 0.5m。
(3)开挖过程中加大核心土，并保证核心土的长度不小于 2 m 。
(4)增加初期支护厚度，K3+177～+225段初期支护厚度由 25cm 增大至 300mm。
(5)施做临时仰拱，采用 CD 法开挖，实现上导“早封闭”，上、下导洞的错开距离保持在10m 以上。
(6)初期支护背后注浆紧跟掌子面。
(7)k3+261～+294 段按原设计图纸进行施工。
(8)增加对洞内及地面的监控量测的频率，发现异常，立即封闭掌子面，采取相应措施。
(9)对楼的监控量测加强，如果累计沉降超过 20mm， 就立即启动应急预案。
2.1.2 左线加固方案
为控制地表沉降，把沉降对宿舍楼的的影响控制在规范要求以内，左线在开挖过程中采取如下措施:
(1)左线 k3+187～+225 段格栅步距0.5m/ 榀，初支加厚为 30cm，并施做临时仰拱，在左线先通过宿舍楼的情况下，减少左线开挖对地表沉降影响。
(2)背后注浆紧跟掌子面不滞后。
2.2 监控量测方案
监测内容主要有以下几项:①地表沉降;②建筑物观测;③隧道拱顶下沉;④水平收敛。
2.2.1 测点布设及监测方法
(1)地面沉降监测
1)地面沉降测点布设
监测点布设在最有代表性的地点，使观测点的变化能真正反映建筑物或地表的沉降情况，地表沉降监测点沿主体结构中心线每相距5m 在垂直于线路中心线方向布置一个沉降监测断面，每个沉降监测断面对称布设5个测点。地面建筑物的观测取建筑物沉降原始值。
2)监测方法
沉降监测控制网的高程系统和原有的高程系统保持一致。采用精密水准测量方法，水准路线闭合成环或附合到另一基准点上使用的仪器。
(2)隧道内监测
1)测点布置
结构初期支护量测为净空收敛、拱顶下沉、隧底隆起量测及应力计监测。洞周收敛量测:沿隧道轴线方向每 10m 设一个断面，每个断面布设 1 条测线。
洞室拱顶下沉量测:每 10m 设一个量测断面，测点设在开挖断面下沉变化最大的地方，与周边收敛测点在同一里程处。
2)拱顶下沉监测
在开挖后24 小时内和下次开挖之前设点并读取初始值，采用精密水准仪和铟钢尺进行水准测量。每 10m 设一个监测断面，拱顶最大允许沉降为 3 0 m m，预警值 25mm。
3)水平收敛监测
在墙脚以上 1.5m 处设一条水平收敛测线，采用 JSS305A 数显式收敛计量测，设点及测试频率同拱顶下沉。
2.2.2 监测项目的控制标准
地表总沉降宜控制在 35mm 以内，宿舍大楼不均匀沉降值控制在 60mm 以内，地下管线沉降控制在 20mm 以内。施工期间应加强对相关区域的地下管线进行监测，避免因地铁施工引起的沉降导致管线破坏。
3 主要施工工艺
3.1 格栅钢架、钢筋网制作安装
格栅钢架在钢筋加工棚统一制作，在加工过程中必须严格按设计要求和技术交底书制作，拱架加工完成后进行试拼装检查，当各部位尺寸符合设计要求后，对各部位成品格栅钢架标记号码，分开摆放，插上标示牌，防止施工时用错。
格栅钢架安装时， 注意防止“标高、中线、前倾后仰、左高右低、左前右后”等偏差。各节格栅钢架连接板应以螺栓连接拧紧，格栅钢架间以纵向连接筋搭焊牢固。钢筋网在洞外提前加工成钢筋网片，运输至洞内安装。安装时，钢筋网紧贴受喷岩面的起伏铺设，钢筋网的混凝土保护层不小于20mm。为保证钢架整体受力，按设计设置纵向连接钢筋。连接筋为φ 22 钢筋，环向间距1.0m，与钢架的连接点焊接牢固。
主要技术要求，格栅钢架加工与安设误差要求见表 1。
3.2 超前小导管注浆技术
超前小导管注浆加固地层技术，是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜钻孔安设带孔眼的注浆管，将各种适应不同地层的浆液高压注入，渗透至地层的有效范围内，只要注浆压力超过被注土体的最小剪切强度，浆液便能呈脉状快速渗入土体， 并将其中的空气、水份排出，使浆脉加密加厚，增密土体。随后浆液发生胶凝反应，使流塑粘土胶结、硬化，转变为硬塑，形成具有一定强度和抗渗能力的以浆脉为骨架的固结体， 从而提高了围岩的强度、稳定性和抗渗性能，达到防止洞内突泥涌水、地表下沉和施工安全的目的。
3.2.1 小导管注浆施工工艺流程
超前小导管注浆施工内容主要包括封闭工作面、钻孔、安设小导管、注浆、效果检验等工序。其施工工艺流程见图 3 。
3.3 喷射混凝土
喷射砼作业在满足《锚杆喷射砼支护规范》有关规定的基础上，遵守以下几点:
(1)钢架与围岩间的间隙必须用喷射砼充填密实。
(2)初喷砼紧跟掌子面，复喷前先按设计要求完成超前小导管， 钢筋网、格栅拱的安装工作。喷射砼分层喷射， 一次喷射厚度根据喷射部位确定，拱部为 5～8cm，边墙为 7～1 0 c m 。
(3)试验室负责优选喷射砼的配合比与现场控制，喷射施工前先进行试喷，试喷合格后再投入喷射施工，并按规定喷射大板，制作检验试件。
(4)每次喷砼完毕后，及时检查厚度，若厚度不够需进行补喷达到设计厚度。
(5)坚决禁止将回弹料做为喷射料使用。
(6)喷射砼的回弹率，边墙不应大于 15%，拱部不应大于 2 5 %。
(7)坚决实行“四不”制度，即
1)喷砼工序不完，掌子面不前进;
2)喷砼厚度不够不前进;
3)砼喷射后发现问题未解决不前进;
4)监测结果表明不安全不前进。
(8)喷射作业完毕或因故中断喷射时，必须将喷射机和输料管内的积料清除干净。
3.4 背后回填
初期支护混凝土达到一定强度且封闭成环之后，开始背后回填注浆施工。
注意事项:
(1)背后注浆采用1:1纯水泥浆，水泥浆随拌随用。
(2)注浆终压不得超过0.5Mpa，注浆泵由专人操作，随时注意压力表读数，技术人员对注浆全过程旁站，并做好现场记录。
(3)背后注浆必须紧跟，封闭之后立即注浆，注浆里程不得滞后上导开挖掌子面10m。
4 质量保证措施
4.1 隧道开挖质量保证措施
遵循浅埋暗挖法“管超前，严注浆，短开挖，强支护，早封闭，勤量测”的施工原则，结合实际制订出施工方案， 确保安全生产。具体措施如下:
(1)施工前对设计提供的地质资料进行详细的了解、分析并进行必要的现场调查核实。
(2)超前预注浆，根据工作面地质情况，拟定注浆的方案，精心布管，严格注浆工作，控制好注浆压力，密切关注注浆量，确保达到理想的加固效果。
(3)严格控制开挖循环进尺，对不良地质地段，适当缩短开挖进尺，环形开挖留核心土，喷砼封闭开挖工作面，并选用具有足够刚度和早强的支护设计，如适当加厚喷砼层，早强喷射砼，及早完成锚喷网联合支护。必要时采用双层钢筋网或增设临时钢支撑措施，以控制围岩变形。
(4)及时施作仰拱形成封闭结构，为保证仰拱及早受力，仰拱设计选用早强砼。
(5)初期支护封闭后及时进行背后回填注浆。
(6)加强施工现场监控量测，选择合理的监测项目，及时反馈信息，以掌握施工中围岩和支护的力学动态及稳定程度， 以确定施工工序， 保证施工安全。
4.2 钢格栅工程质量保证措施
(1)隧道开挖初期支护的钢格栅，其原材料符合设计要求。
(2)现场加工格栅分批进行验收，合格后投入使用于施工。
(3)钢格栅用于工程前进行试拼，架立符合设计要求，连接螺栓拧紧，数量符合设计，节点板密贴对正，钢格栅连接圆顺。
4.3 喷射混凝土质量保证措施
(1)所用材料的品种和质量符合设计要求和施工规范的规定，其中水泥先进行试验，符合有关规定后使用。
(2)喷射混凝土原材料配合比、计量、搅拌、喷射符合施工规范规定。
(3)喷射混凝土强度符合设计要求。
(4)喷射混凝土的结构，不得出现脱落和露筋现象。
(5)仰拱基槽内不得有积水淤泥和虚土杂物、喷射混凝土结构不得夹泥夹碴，严禁出现夹层。
(6)钢格栅间喷射混凝土厚度满足设计要求，无大的起伏凹凸，表面平整圆顺。
4.4 钢筋工程质量保证措施
对现场的钢材严格把好质量关，每批进场钢筋有出厂合格证明书，并经现场抽样检验合格后， 方可使用到工程中。进场的钢筋用完后， 钢筋工长、试验员在检验报告合格证明书上注明该批钢筋所用于工程的部位，便于今后对结构进行分析，确保工程质量。
钢筋的加工制作成半成品后，要按类别、直径、使用部位挂好标志牌， 并分类堆放整齐，使用提升设备吊运下井使用。
5 建筑物开裂、失稳预控及应急预案
5.1 建筑物开裂、失稳预控措施
(1)区间在里程K3+190～+290 段近距离经过宿舍楼处，隧道中心离宿舍楼最近处只有8.8m。施工时需采取保护及应急措施，避免对邻近建筑物造成不良影响。
(2)必须遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的原则进行施工;减少地层沉降，确保建筑物的安全。
(3)加强对建筑物的沉降监测，信息及时反馈，指导施工，发现异常及时处理。
(4)加强该地段超前注浆，加固地层。
(5)当在施工过程中出现意外情况时，应立即采取安全措施、必要时人员从大楼撤出，并通知相关单位协商处理。
(6)加强隔离桩的施工质量。
5.2 建筑物开裂、失稳应急预案
根据经验，天然地基建筑物允许最大沉降值不大于30mm，允许倾斜不大于 0.003。宿舍建筑沉降基准值为 1 0 m m ， 沉降预警值为2 0 m m 。当宿舍建筑累计沉降值小于基准值时，建筑结构是安全的;当宿舍建筑累计沉降值大于基准值小于预警值时， 进入警告范围时，应加强监控;当宿舍建筑累计沉降值大于预警值小于控制值时，则需商讨和采取施工对策。当宿舍建筑累计沉降值大于控制值即进入应急抢险状态。
当宿舍建筑累计沉降值大于预警值小于控制值时，应采取的措施如下。
1)立即停止施工，通知驻地监理工程师。
2)掌子面挂网喷混凝土进行封闭。
3)在隧道拱部径向打设φ 32 长 3m 的小导管，径向间距 0.3m，纵向间距 1m，压注水泥浆加固地层。
4)沿建筑物外围打设φ 32 长 4 m间距1m的小导管压注水泥浆。
5)当宿舍建筑累计沉降值大于控制值即进入应急抢险状态。
6 结语
通过以上措施， 在施工结束后对地表、宿舍大楼、地下管线进行量测，测得结果为地表总沉降 15mm，宿舍大楼不均匀沉降 40mm以内，地下管线沉降 15mm，符合设计要求，收到了良好的效果。