杜娟
中铁十六局路桥工程有限公司 内蒙古自治区呼和浩特 010000
摘要：随地下空间的大规模开发，较多的基坑工程紧邻或位于地铁隧道上方。基坑开挖使相邻地铁隧道的原有受力平衡被打破，必然引起地应力的重分布，从而引起地铁隧道产生相应的内力和变形。因此，基坑施工过程中必须采取严格工程措施，否则将影响地铁车站的正常使用和安全。因此，在基坑设计和施工过程中，如何有效地控制基坑开挖引起临近地层变形量对于地铁隧道的安全运营是至关重要的。
关键词：地铁设施；基坑工程；施工方案；
由于近年来对于地下空间的开发利用越来越重视，使得常常出现在地铁隧道附近进行大型基坑开挖工作的情况，这样势必会对地铁设施造成一定程度的影响。为了严格限制大型基坑工程对地铁设施的影响，本文从实际案例出发，对该情况下的大型基坑工程施工方案进行探讨，以期为今后临近地铁设施的大型基坑工程的设计、施工工作提供参考。
一、工程概况
某场地周边存在较多的多层建筑与地下管线，且项目南侧紧邻东西走向的地铁，与地铁最近的距离为5.80 m。隧道顶部距离基坑底部最近距离为6.239 m，车站与地下室边线的最近距离为8 m。
二、紧邻地铁设施大型基坑工程施工方案
1.控制性因素。本项目紧邻两条隧道，一个车站，对基坑施工引起的地层变形、坑底隆起的控制要求十分严格。因此，本项目的主要控制性因素是紧邻地铁设施的安全。根据提供的资料，存在如下问题：①地铁一号线：地铁一号线采用新奥法设计理念，隧道周边土层都属于承载圈，若周边土层受基坑施工的影响而松动，必将影响隧道的安全性。②地铁APM：地铁APM 在2010 年通车使用，属于新建盾构隧道，隧道结构本身具有一定的承受周边土层位移扰动的能力，但其整体式道床结构使得轨道适应变形或不均匀沉降的能力有所降低。③地铁APM 车站：地铁APM 车站属于整体框架式结构，平面尺寸较小，刚度较大，适应周围地层扰动的能力较强。基坑南侧对地铁一号线隧道的保护方案单一，采用内支撑或中心岛法开挖基坑，只要支撑体系刚度足够，能够很好地保护地铁一号线隧道的安全；基坑西南侧的地铁APM 车站整体刚度大，基坑采用内支撑方案能够很好地保护其安全；本项目的最大的难点是如何保证APM 隧道的安全。APM 隧道的上部、东侧、西侧均需要开挖，由此可能带来一是隧道上抬、二是东西两侧不均匀开挖导致的偏压，两种情况均对隧道的使用产生影响。如何通过施工措施解决APM 隧道的上抬和偏压问题，是本项目的关键。
2.施工方案。在临近地铁隧道的大型基坑的施工过程中必然会对已有地铁设施造成一些不利的影响，在基坑的开挖过程中，附近土体的重力分布将会由于工程开挖的进行而遭受到扰动或是由于施工所造成固结沉降等其他原因导致底层产生变形或位移。由于地铁隧道及设施是存在于土层当中的，当地层发生变形或位移时，地铁隧道的受力因素也将随之发生变化，这将会对于地铁隧道的安全性、防水性以及平顺性造成不可忽视的影响。基坑的平面开挖尺寸约220 m×220 m，开挖深度为4.55～21.3 m。考虑基坑的开挖对周围土体及地铁隧道的扰动，三维模型取为440 m×440 m×70 m 的区域，计算模型的上边界为自由边界，底部全约束，各侧边限制向基坑方向的水平位移。基坑支护结构与APM 车站自身的刚度较大，受不同开挖顺序的影响较小，一号线隧道受到不同开挖顺序的影响也较小。基层周围管线众多，并且基坑西面为地铁1 号线，距离基坑最近处仅为8.3 米，基坑必须具有较好的止水效果才能有效的保障地铁的正常运行。
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隧道结构本身具有一定的承受周边土层位移扰动的能力，但其整体式道床结构使得轨道适应变形或不均匀沉降的能力有所降低。基坑北面的达实智能的承台边距基坑边最近处约为2 米。两边放坡开挖至APM 隧道上方的基坑底部，争取尽快施工地下结构，方便施工单位施工，由北往南的方式，分块分步开挖，有利于地铁隧道的保护，对地铁的影响也就有所减少。目前拟建项目所在地对于地铁沿线建筑施工保护地铁的相关文件要求：在通常情况下，要求施工引起的地铁隧道变形不能高于20 毫米；其回弹变形不能高于15 毫米；施工造成的隧道变形曲率一定要高于15 千米。这对大型基坑工程的设计以及施工提出了较高的要求。由于基坑西面地铁和基坑北面的达实智能都是重点保护对象，根据场地地质和周边的环境条件，基坑的围护结构采用施工时对周边土体扰动最小，止水效果相对也较好的咬合桩，要求咬合桩施工时全套管跟进钻进，不得使用泥浆护臂钻进；在基坑西侧和北侧的咬合桩外侧桩与桩交接处再设二重管旋喷桩，以确保止水效果。基坑土方开挖前需要做抽水试验，以检测止水效果，若是达不到良好的止水效果，则需补强止水帷幕。由于基坑边与地铁隧道距离较近，不能设置锚索，基坑的支护结构采用三道钢筋混凝土内支撑、临近地铁区域采用四道钢筋混凝土内支撑，支撑梁下设置钢结构立柱。基坑支护安全等级为一级，基坑正常使用期限为基坑支护钢立柱完工后不超过两年。在基坑坡顶、坡底及时修砌排水沟和沉砂池或集水坑，将坑内的地下水抽进排水沟汇入沉砂池，经过沉淀后再排入该地的市政下水管中。隧道的上部、东侧、西侧均需要开挖，由此可能带来一是隧道上抬、二是东西两侧不均匀开挖导致的偏压，两种情况均对隧道的使用产生影响。如何通过施工措施解决隧道的上抬和偏压问题，是本项目的关键。
三、建议
本文以一大型基坑工程为例，探讨了紧邻地铁隧道大型基坑工程施工方案的制定，在定性讨论的基础上，建立三维有限元模型对不同施工方案进行了定量分析，得到的结论如下。（1）基坑施工存在一定的不确定因素，故一般情况下，应先施工与地铁隧道距离较远或不相关的基坑部分，以避免过早扰动地铁隧道周边的土体。（2）地铁隧道本身具有一定的纵向刚度。在地铁隧道上方开挖，采用分段分块逐步推进的方式，充分利用地铁隧道结构自身的刚度，使得基坑开挖影响的隧道结构的位移受到前、后隧道结构的约束，整体位移受到限制。分段分块的长度应根据现场施工情况及计算分析的结果确定。在地铁隧道两侧开挖，需注意不平衡开挖对产生的偏压影响。（3）在隧道上方开挖基坑，隧道上抬不可避免，采用分段分块逐步推进的开挖方法，再配合类似于门式刚架的结构，将地铁隧道结构固定。同时，今后的上部结构荷载，也通过门式刚架结构的水平厚板传递至两侧的桩，避免荷载直接作用在隧道顶部。门式刚架的结构也可大大减小由于隧道两侧不平衡开挖带来的影响。
随着城市的建设，在地铁安全保护区内进行施工的项目也随之增加，对与紧邻地铁设施的大型基坑项目从设计到施工都慢慢摸索出了一些控制的经验。总之，项目设计是控制影响的关键点，需要在项目的设计阶段就对项目整体的布局、基坑围护形式以及加固方案等方面进行慎密的考虑。而在大型基坑的施工阶段，一定要严格遵循设计意图，加强施工上的管理，同时可以合理的选用一些施工的先进技术，从而确保整个基坑施工的顺利进行。
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论文作者:杜娟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/7
标签：基坑论文; 隧道论文; 地铁论文; 结构论文; 紧邻论文; 工程论文; 偏压论文; 《防护工程》2018年第25期论文;