西安一号线竖井开挖防楼沉降控制措施
摘 要:结合工程实例，通过对工程地质和水文风险源进行分析，采取了一系列风险源控制措施，包括变形控制、沉降控制及沉降监测，实践证明了控制措施的可行性和有效性。
关键词:竖井，地面沉降，控制措施
1 工程概况
西安市地铁一号线朝阳门站 ～ 康复路站区间 1 号竖井为4． 6 m × 6． 0 m 矩形断面，竖井深 25． 74 m。竖井南侧搪瓷厂小区4 号楼与竖井锁口最小净距 4． 2 m，房屋基础为灰土基础，7 层砖混结构。竖井及横通道的开挖对搪瓷厂小区 4 号楼会造成倾斜、沉降等危害。通过采取科学、合理、有效的应对措施，组织施工，保障了楼房不发生倾斜或沉降。竖井及楼房位置见图 1。
2 风险源分析
2． 1 工程地质
①-1层杂填土: 主要以房屋回填基础组成，较密实，全场地分布，层厚 0． 5 m ～1． 3 m。①-2层素填土: 主要由粘性土组成，局部分布具湿陷性，层厚 0． 8 m ～ 2． 4 m，层底深度 1． 5 m ～ 3． 1 m。③-1-1层新黄土: 褐黄色，大孔、虫孔发育，ā1-2= 0． 55 MPa－ 1，属高压缩型土，δs2． 0= 0． 001 ～ 0． 082，具湿陷性，层厚 0． 5 m ～ 5． 5 m ，层底深度 3． 0 m ～6． 5 m。③-1-2层饱和软黄土: 褐黄色，大孔、虫孔发育，ā1-2= 0． 52 MPa－ 1，属高压缩型土，I =0． 94，软塑，局部流塑，层厚2． 5 m ～10． 3 m，层底深度8． 7 m ～18． 3 m。④-1层老黄土: 褐黄色，具针状孔隙，含少量钙质结核，可塑状态，ā1-2= 0． 26 MPa－ 1，属中压缩型土，层厚 3． 3 m ～9． 9 m，层底深度20．3 m ～26．2 m。
2． 2 水文地质
竖井区域地下水属潜水类型，赋存于上更新统残积古土壤、中更新世风积黄土及冲击粉质粘土等粘性土层。主要含水层为中更新统冲击粉质粘土中 2 层 ～3 层中砂透镜体夹层，分布不连续，该层透水性好，赋水性强。
3 风险源控制措施
根据本工程地理位置、地下水及地质特点，结合西安地铁其他类似工程施工经验，对竖井开挖引起的竖井壁后空洞、土体内部变形引起的楼体沉降、倾斜采取加强竖井支护、设置钻孔灌注隔离桩及竖井开挖严注浆、早封闭技术措施进行防护; 对由于地下水位变化引起的楼体不均匀沉降、倾斜采取设置旋喷桩止水帷幕、回灌井、合理组织竖井降水等技术措施进行防护。
3． 1 变形控制
3． 1． 1 竖井支护措施
1) 设计措施。井口锁口圈梁采用 C25 钢筋混凝土，井身侧壁采用格栅钢架、网喷混凝土支护，格栅间距 50 cm，C25 喷射混凝土厚度 40 cm，辅以φ32 ×3． 5 注浆导管加固土体措施; 竖井采用Ⅰ16 型钢铺底，浇筑 40 cm 厚 C25 混凝土; 横通道采用Ⅰ20a 工字钢钢架、挂网锚喷形式支护，钢架间距 50 cm，横通道与竖井、正洞交界处格栅钢架并排加固。
2) 施工措施。由于 1 号竖井及横通道周边环境及地质情况的特殊性，竖井及横通道采取短进尺、早封闭、严注浆方式严格控制施工，以防全断面开挖造成掌子面暴露时间过长，引起地面及周边构筑物沉降。
3． 1． 2 钻孔灌注隔离桩措施
搪瓷厂小区 4 号楼位于竖井南侧，为防止建筑物对竖井产生侧向压力，引起竖井变形，在竖井与建筑物之间紧靠锁口边缘设置隔离桩，隔离桩直径 800 mm，间距 1 200 mm，共 10 根，平均桩长 29． 724 m; 钢筋笼外径 660 mm，采用 Ф25 主筋环向布置 12 根，配以 Ф20 内箍及φ12 螺旋筋外箍进行加工; 桩体采用 C30 商品混凝土整体浇筑。桩顶上部浇筑 0． 8 m ×0． 8 m 钢筋混凝土冠梁连接隔离桩为一整体，共同受力防止土体侧向变形。
3． 1． 3 严注浆、早封闭竖井开挖面措施
竖井开挖引起的土体内部应力变化，以及渗漏水引起的竖井井壁背后空洞极有可能导致楼体沉降、倾斜，竖井开挖施工中，必须减少竖井南侧开挖面的暴露时间，对井壁及时进行注浆，早封闭、早成环，保证井壁背后土体的密实性。
3． 2 建筑物沉降控制措施
3． 2． 1 优化降水设计
根据本地段地质特点，1 号竖井及横通道共设置降水井 9 口，直径800 mm，深45 m，竖井设置降水井3 口，横通道设置降水井6 口。
根据沉降测算，竖井降水引起的地面累计沉降超过 15 cm，但阶段沉降量相对较小，因此，降水分阶段进行，控制水位降落曲线，使之平缓下降，控制总沉降量以减小不均匀沉降。降水分三阶段进行: 第一阶段水位降落 5 m，第二阶段水位降落 5 m，第三阶段水位降至设计要求。降至阶段控制水位时应对建筑物进行沉降观测，待沉降稳定后再进行下阶段降水。
3． 2． 2 采取回灌井回灌应急措施
搪瓷厂小区共设置回灌井 7 口，4 号楼区域共设置 4 口，成井直径 600 mm，成井深度 30 m，设置于止水帷幕南侧，由竖井引出输水管路，根据止水帷幕南侧水位变化及楼体沉降监测情况，必要时进行补水回灌。防止地下水位快速下沉引起的建筑物不均匀沉降。
3． 2． 3 合理组织降水施工
1 号竖井区域地下水位约 7． 5 m，地下水位的下降与抬升直接影响楼体的沉降与倾斜，对楼体安全影响较大，降水施工过程中，严格按照降水方案要求，精细组织降水作业，分三阶段进行降水，合理有效地控制降水深度，及时掌握地下水位变化情况，以减小降水引起的楼梯不均匀沉降。
竖井隔离桩、旋喷桩、回灌井布置位置( 见图 2) 。
3． 3 沉降监测
3． 3． 1 沉降监测点布设
4 号楼共布设建筑物沉降监测点 6 个: 楼体北侧 4 个，楼体南侧 2 个，采用电钻钻眼，将 Ф20 钢筋制作成 L 形，安装后用水泥砂浆填充牢固。沉降监测点布置后应稳固，牢靠。
3． 3． 2 沉降监测方法及频率
利用就近水准高程点对监测点进行水准观测，施工前须先进行初始值测定并记录，竖井开挖后每天早、晚两次进行沉降观测，计算沉降量、沉降速率及累计沉降量，汇总后将反馈信息报相关人员，以指导现场施工。沉降观测报警值为24 mm，监测累计沉降值接近报警值时应及时分析沉降原因，商议解决对策。
4 结语
西安市地铁一号线朝阳门站 ～ 康复路站区间 1 号竖井施工及隧道开挖到目前已经基本完成，各项指标全部控制在安全限制范围内。实践证明，在施工过程中采取的以上应对措施是可行的，是行之有效的。
参考文献:
［1］ 陈 浩． 崇文门车站过既有线管棚施工及变形分析［J］． 隧道建设，2006( 2) :37-38．
［2］ 王海英． 深圳地铁国—老区间重叠隧道施工引起的地表沉降规律分析［J］． 隧道建设，2007( 7) :25-26．
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