西安地鐵一號線豎井開挖防樓沉降控制措施

毛華東

1 工程概況

西安市地鐵一號線朝陽門站～康復路站區間1號豎井為4.6 m×6.0 m矩形斷面，豎井深25.74 m。豎井南側搪瓷廠小區4號樓與豎井鎖口最小凈距4.2 m，房屋基礎為灰土基礎，7層磚混結構。豎井及橫通道的開挖對搪瓷廠小區4號樓會造成傾斜、沉降等危害。通過采取科學、合理、有效的應對措施，組織施工，保障了樓房不發生傾斜或沉降。豎井及樓房位置見圖1。

圖1 1號豎井及橫通道與搪瓷廠4號家屬樓位置圖

2 風險源分析

2.1 工程地質

①-1層雜填土:主要以房屋回填基礎組成，較密實，全場地分布，層厚0.5 m～1.3 m。①-2層素填土:主要由粘性土組成，局部分布具濕陷性，層厚 0.8 m ～2.4 m，層底深度 1.5 m ～3.1 m。③-1-1層新黃土:褐黃色，大孔、蟲孔發育，ā1-2=0.55 MPa－1，屬高壓縮型土，δs2.0=0.001 ～0.082，具濕陷性，層厚0.5 m ～5.5 m ，層底深度3.0 m～6.5 m。③-1-2層飽和軟黃土:褐黃色，大孔、蟲孔發育，ā1-2=0.52 MPa－1，屬高壓縮型土，I=0.94，軟塑，局部流塑，層厚2.5 m ～10.3 m，層底深度8.7 m ～18.3 m。④-1層老黃土:褐黃色，具針狀孔隙，含少量鈣質結核，可塑狀態，ā1-2=0.26 MPa－1，屬中壓縮型土，層厚 3.3 m ～9.9 m，層底深度20.3 m ～26.2 m。

2.2 水文地質

豎井區域地下水屬潛水類型，賦存于上更新統殘積古土壤、中更新世風積黃土及沖擊粉質粘土等粘性土層。主要含水層為中更新統沖擊粉質粘土中2層～3層中砂透鏡體夾層，分布不連續，該層透水性好，賦水性強。

3 風險源控制措施

根據本工程地理位置、地下水及地質特點，結合西安地鐵其他類似工程施工經驗，對豎井開挖引起的豎井壁后空洞、土體內部變形引起的樓體沉降、傾斜采取加強豎井支護、設置鉆孔灌注隔離樁及豎井開挖嚴注漿、早封閉技術措施進行防護;對由于地下水位變化引起的樓體不均勻沉降、傾斜采取設置旋噴樁止水帷幕、回灌井、合理組織豎井降水等技術措施進行防護。

3.1 變形控制

3.1.1 豎井支護措施

1)設計措施。井口鎖口圈梁采用C25鋼筋混凝土，井身側壁采用格柵鋼架、網噴混凝土支護，格柵間距50cm，C25噴射混凝土厚度40cm，輔以φ32×3.5注漿導管加固土體措施;豎井采用Ⅰ16型鋼鋪底，澆筑40cm厚C25混凝土;橫通道采用Ⅰ20a工字鋼鋼架、掛網錨噴形式支護，鋼架間距50cm，橫通道與豎井、正洞交界處格柵鋼架并排加固。

2)施工措施。由于1號豎井及橫通道周邊環境及地質情況的特殊性，豎井及橫通道采取短進尺、早封閉、嚴注漿方式嚴格控制施工，以防全斷面開挖造成掌子面暴露時間過長，引起地面及周邊構筑物沉降。

3.1.2 鉆孔灌注隔離樁措施

搪瓷廠小區4號樓位于豎井南側，為防止建筑物對豎井產生側向壓力，引起豎井變形，在豎井與建筑物之間緊靠鎖口邊緣設置隔離樁，隔離樁直徑800mm，間距1200mm，共10根，平均樁長29.724 m;鋼筋籠外徑660mm，采用Ф25主筋環向布置12根，配以Ф20內箍及φ12螺旋筋外箍進行加工;樁體采用C30商品混凝土整體澆筑。樁頂上部澆筑0.8 m×0.8 m鋼筋混凝土冠梁連接隔離樁為一整體，共同受力防止土體側向變形。

3.1.3 嚴注漿、早封閉豎井開挖面措施

豎井開挖引起的土體內部應力變化，以及滲漏水引起的豎井井壁背后空洞極有可能導致樓體沉降、傾斜，豎井開挖施工中，必須減少豎井南側開挖面的暴露時間，對井壁及時進行注漿，早封閉、早成環，保證井壁背后土體的密實性。

3.2 建筑物沉降控制措施

3.2.1 優化降水設計

根據本地段地質特點，1號豎井及橫通道共設置降水井9口，直徑800mm，深45 m，豎井設置降水井3口，橫通道設置降水井6口。

根據沉降測算，豎井降水引起的地面累計沉降超過15cm，但階段沉降量相對較小，因此，降水分階段進行，控制水位降落曲線，使之平緩下降，控制總沉降量以減小不均勻沉降。降水分三階段進行:第一階段水位降落5 m，第二階段水位降落5 m，第三階段水位降至設計要求。降至階段控制水位時應對建筑物進行沉降觀測，待沉降穩定后再進行下階段降水。

3.2.2 采取回灌井回灌應急措施

搪瓷廠小區共設置回灌井7口，4號樓區域共設置4口，成井直徑600mm，成井深度30 m，設置于止水帷幕南側，由豎井引出輸水管路，根據止水帷幕南側水位變化及樓體沉降監測情況，必要時進行補水回灌。防止地下水位快速下沉引起的建筑物不均勻沉降。

3.2.3 合理組織降水施工

1號豎井區域地下水位約7.5 m，地下水位的下降與抬升直接影響樓體的沉降與傾斜，對樓體安全影響較大，降水施工過程中，嚴格按照降水方案要求，精細組織降水作業，分三階段進行降水，合理有效地控制降水深度，及時掌握地下水位變化情況，以減小降水引起的樓梯不均勻沉降。

豎井隔離樁、旋噴樁、回灌井布置位置(見圖2)。

圖2 豎井隔離樁、旋噴樁、回灌井布置圖

3.3 沉降監測

3.3.1 沉降監測點布設

4號樓共布設建筑物沉降監測點6個:樓體北側4個，樓體南側2個，采用電鉆鉆眼，將Ф20鋼筋制作成L形，安裝后用水泥砂漿填充牢固。沉降監測點布置后應穩固，牢靠。

3.3.2 沉降監測方法及頻率

利用就近水準高程點對監測點進行水準觀測，施工前須先進行初始值測定并記錄，豎井開挖后每天早、晚兩次進行沉降觀測，計算沉降量、沉降速率及累計沉降量，匯總后將反饋信息報相關人員，以指導現場施工。沉降觀測報警值為24mm，監測累計沉降值接近報警值時應及時分析沉降原因，商議解決對策。

4 結語

西安市地鐵一號線朝陽門站～康復路站區間1號豎井施工及隧道開挖到目前已經基本完成，各項指標全部控制在安全限制范圍內。實踐證明，在施工過程中采取的以上應對措施是可行的，是行之有效的。

［1］ 陳 浩.崇文門車站過既有線管棚施工及變形分析［J］.隧道建設，2006(2):37-38.

［2］ 王海英.深圳地鐵國—老區間重疊隧道施工引起的地表沉降規律分析［J］.隧道建設，2007(7):25-26.