浅析一种紧邻地铁隧道的深基坑施工技术

杨双乐 刘盾

摘要：随着我国一些大城市城市建设的继续深入，在地铁附近修建高层建筑越来越普遍。在紧邻地铁隧道的高层建筑施工过程中，深基坑开挖成为重中之重。本文就主要的分析了深基坑在施工过程中对紧邻地铁隧道的影响，希望为以后的工程施工提供参考。

关键词：紧邻地铁；深基坑；施工技术

中图分类号：U231文献标识码： A

引言

随着我国城市基础建设的不断完善，城市地下工程日益增多。尤其是城市地铁的建设，在为人们出行提供方便的同时，也对城市建筑中的深基坑施工技术提出了新的要求。

一 深基坑施工对地铁隧道的影响分析

在地铁隧道附近进行深基坑施工，包含桩基础、地下连续墙以及基坑开挖等施工内容，这就会引起坑底一定程度上的回弹、支护后的土体侧移及坑外地面发生沉降等现象，影响严重时甚至会改变附近地铁隧道结构的应力状态，对相邻的地铁隧道的使用功能以及运行安全，造成较为严重的危害。

1、影响分析

（1）地铁隧道的沉降

深基坑工程在施工的过程中一般会引发围护墙出现侧向位移以及坑内回弹等因素从而导致坑外土层出现沉降的现象，这就会使得地下的地铁隧道会随着土层的沉降一起下沉。地铁隧道沉降和其下土层发生的沉降是同步的，但是地铁隧道的刚度和土层的刚度有所不同，两者的沉降有着一些差异。所以土层不均匀的沉降就会造成地铁隧道竖向沉降的破坏。

（2）地铁隧道的侧向变形

软土的地基中地铁隧道由于深基坑开挖施工围护墙的侧向水平位移而向深基坑方向位移，并且因为围护墙的侧向位移有所不均，就会使地铁隧道出现挠曲和变形从而产生附加的变形及应力，若是地铁隧道可以承受这些应力及变形就可以正常使用，如果不能产生隧道区间的变形等。

2、原因分析

（1）客观因素

第一，地质条件，包含地层物理力学的性质、地下水的条件等。第二，岩土的工程条件，包含基坑周围的建筑物、市政设施以及地面的超载等。

（2）支护设计的条件

第一，支护结构刚度、支撑刚度及墙体入土的深度等；第二，支撑力大小；第三，主动区及被动区加固的方法。

（3）施工条件

第一，施工的工法、开挖的方法等；第二，施工的周期；客观的因素对基坑的变形影响是较难改变的，所以，主要需要考虑的就是从设计和施工方案上进行控制的措施。

二、案例分析

以某一工程为例，工程建筑的外墙距地铁隧道的结构距离非常近，在地铁附近的基坑支护运用地下连续墙+预应力的锚索的支护方案，施工的过程中为了保证施工的安全，对于地铁附近一侧的土体运用了水泥土的搅拌桩进行进一步的加固。实践证明，这种施工方案的支护结构对变形的控制很好，临近的地铁隧道结构以及轨道的位移可以控制在安全的范围内，地铁的运营情况良好。

1、基坑施工对地铁结构的影响分析

基坑开挖引起地铁隧道的竖向变形和水平变形如图1和图2所示。由于基坑开挖的空间效应，最大变形没有出现在距离基坑最近的西南角附近，而是发生在基坑西侧壁的中部偏南的位置（距离基坑西南角30m左右）。

图1基坑开挖施工后隧道竖向变形（m）

图2基坑开挖施工后隧道水平变形（m）

（1）、地铁隧道横断面方向的变形

由于本项目采用了连续墙加2道预应力锚索的较强的基坑支护方式，建筑基坑施工引起隧道整体变形较小，其中左线隧道受基坑卸荷回弹作用的影响，产生了一定的向上的变形，最大竖向变形2.65mm，同时向基坑内变形，最大水平变形2.42mm，位于左线隧道东侧。右线隧道由于距离基坑较远，其位移较小，最大竖向变形1.3mm，最大水平变形2.0mm。

（2）、隧道纵向变形

受基坑施工影响，靠近基坑的左线隧道东侧轴向方向的最大竖向变形曲线见图3。

图3基坑施工引起左线隧道轴方向的东侧竖向变形曲线（单位：mm）

2、施工控制的重点

（1）土方的开挖

由于基坑施工的面积较大，开挖的深度也比较深，这就使得和地铁的距离较近。如果按照常规基坑施工的方法，使用分层开挖的施工工艺，不但施工的周期较长，对地铁的变形不利于控制。运用时空效应的原理，充分的发挥出土体自身的抗变形能力来预防土体的位移。对于地铁侧土体的开挖需要按照分块、分层、对称的要求，使用抽条式的间隔挖土，每条的长度为20m。先开挖基坑的中间及离地铁较远部位的土体，地铁隧道较近处的后挖。

（2）地下连续墙的施工

①施工过程对地铁隧道变形的影响

在连续墙的施工过程中，由于泥浆平衡的作用对于周边环境变化影响较小，但是那些对变形要求较高的建筑工程来说，这样的变化就是不可忽视的。由于本工程连墙距离地铁隧道十分的近，就使得施工的工艺较为复杂，工程耗费的时间也比较长，这就使得在施工过程中需要十分的谨慎。地下连墙施工是在泥浆护壁条件下进行的，地下连续墙成槽时需穿越粉土和砂土层，一旦护壁泥浆参数不能满足施工的要求，就会造成槽壁的坍塌，进而引起周边土体的变形，将会严重威胁到地铁运营的安全。

②施工控制的要点

第一，运用长螺旋搅拌的水泥土对施工的槽壁进行进一步的加固，因为地连墙的施工需要开挖狭长的深槽，但是狭长深槽自身的稳性比较差，容易出现槽壁坍塌的现象，而深槽在塌方量比较大的时后就会引发土体的位移，是不利于地铁隧道的保护的。为了确保地铁运行的安全，在地下连续墙外侧增设一排长螺旋搅拌水泥土桩进行隔离。来预防施工过程中造成的土体位移，确保地墙槽壁稳定，预防深基坑施工对地铁隧道的影响。第二，对于泥浆的质量控制，地下连续墙成槽的过程中，为了保证沟槽土壁自身的稳定性，泥浆在成槽的过程中可以起到液体支撑的作用，在已经开挖土体的平面上可以迅速的产生泥皮，预防地下水渗入和槽壁坍塌。

（3）锚索施工

①对地铁出现变形原因的分析

在深基坑开挖的过程中，随着基坑开挖的深度不断的加深，支护结构的水平抗力由锚索及基底土体的完成，其锚索和土体刚度增加可以减少基坑变形绝对量。

②针对性的措施

第一，加强锚索刚度，施工过程中的支护结构出现变形和预应力的锚索刚度及预加力有着直接的关系，为了减少结构的变形需要通过在原有的设计方案上加强锚索的刚度、适当的加强锚索的预加力及锚杆的安全储备这些综合的措施，来控制基坑的变形。第二，严格控制锚杆的施工角度。第二排锚索距地铁隧道的结构比较近，就需要严格的控制其施工的角度，预防由于施工的偏差对隧道结构产生破坏，从而造成较为严重的事故。

（4）基础底板的施工

在基坑开挖施工完成以后要及时的进行浇筑垫层及基础底板的施工，减少基坑在外暴露的时间。底板和地连墙间的肥槽需要用混凝土和底板同时浇筑，保证两者间的无缝连接。基础底板浇筑后形成钢筋砼内撑，以预防基坑的变形。

（5） 墙底后注浆施工

由于工程紧邻地铁隧道，为减小基坑开挖时地下连续墙的变形，保护地铁安全，按设计要求，每幅地下连续墙均须进行墙底注浆，以增加墙底的稳定性。

注浆施工工艺：试注浆-配制水泥浆-管道连接-用专业注浆机注浆

3、施工监测

鉴于本工程的特殊性，必须对施工进行全过程、信息化控制，以信息化指导施工，根据监测数据及时采取应对措施，以确保地铁安全。在施工中专业监测单位主要采用了2套监测方法，实时监测施工对地铁的影响，一是布置在地铁隧道内的自动监测设备，实时监控施工时地铁隧道的沉降，并辅以人工测量隧道的收敛和位移。另外在地铁隧道和地下连续墙之间布置了自动土体测斜设备，配合地铁隧道内自动监测设备，监测施工对地铁的影响。

结束语

综上所述，随着我国城市化进程不断的深化，城市人口日益增多。地铁已成为缓解城市交通压力重要的途径之一。随着地铁线路的建设，城市建筑工程就不可避免的会对附近地铁隧道产生影响，如何将这种不利的影响将到最低，就需要在进行施工设计的过程中，必须要综合的考虑到施工现场实际的地质条件、建筑物分布、地下建筑以及管线这些重要因素，并运用有效的措施，在基坑进行施工的工程中，保证其周边地层的移动及承载力可以控制在要求范围之内，这样才能确保紧邻地铁隧道的安全。

参考文献

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