临近地铁隧道的基坑支护变形控制分析

张义伟

摘要：本文以某市某基坑支护土方开挖工程为例，对临近地铁隧道的基坑支护变形控制难点及控制方法进行了分析，旨在为类似项目提供参考。

关键词：地铁隧道；基坑支护；变形控制

自城市地下空间得到开发以来，其随之成为了当前世界性的发展趋势，在充分利用土地资源上发挥了积极意义，并逐渐成为了当前衡量城市现代化的重要标志。地铁是现代城市的一种重要交通工具，因其人流量较大，位置较为密闭，故其安全性成为了各界研究重点。在对城市建设过程中，通常会出现不少与地铁隧道临近的深基坑工程，因该基坑位置非常特殊，仅是以基坑的稳定已经无法有效控制其变形问题，为此，针对与地铁隧道临近的基坑支护结构进行變形控制是项目施工的首要任务。

1 项目概况

本项目为某市某基坑支护土方开挖工程，该项目拟用于建设1栋商业用房，8栋电梯公寓，地下2层。该项目基坑面积大约为29514m2，周长大约为740米，是超大型面积基坑。基础形式塔楼区域主要采取桩基础，裙楼区域则主要采取浅基。

2 基坑临近地铁隧道侧施工难点

（1）必须对基坑局部侧面壁岩体进行强化干预，避免出现软弱层出现滑移，以免造成不良事故。

（2）基坑与地铁1号线路隧道之间距离最近处只有5.8m；地铁1号线施工中，其初衬运用的是等级为C20的混凝土，二衬则采用的是等级为C25的混凝土，与其他线路相比，其隧道更低看，故对变形控制的要求更高。

（3）必须对支撑结构爆破、围护桩施工等环节进行控制，以免在施工期间对地铁结构带来不必要的影响。

3 临近地铁隧道侧基坑支护结构影响因素及变形控制

3.1 影响基坑变形的主要因素

在对基坑进行开挖期间，对临近地铁隧道造成影响的因素可概括为两点，分别为坑底隆起变形与支护结构发生水平位移，我们主要通过下列措施，来了解其对地铁隧道变形带来的影响：

假设基层无支护结构，基于此建立起有限元对比模型，结合地铁隧道中心所处部位的土体变形大小来作出对比分析。

模型1：将坑底位移限制为零，在对坑壁进行开挖时，使其面向坑内自由移位20mm。

模型2；将坑底位置限制为零，坑底保持自由。

结合地质勘察数据以及本项目所掌握的相关资料，本项目对其各方面参数进行了计算发现。模型1发生了12mm的水平位移，4.5mm的竖向位移；模型2的位移相对较小，仅是出现了<1mm的水平位移，<3mm的竖向位移。为此，模型2所带来的影响相对较小，即坑底隆起变形给地铁隧道带来的影响，明显小于支护结构水平位移带来的影响。根据该结果，最终明确在项目变形控制中，关键是要加强对基坑支护结构的处理。

3.2 临近地铁隧道基坑围护结构变形控制

3.2.1 基坑围护结构选型

在制定围护结构方案初期，需要对各方面因素进行全面考虑。根据类似项目基坑处理的设计经验，针对实施变形控制的基坑工程围护结构，普遍以排桩内支撑体系、地下连续墙或者桩锚支护体系。根据本项目的周边情况以及地质特点，最后提出了两种施工方案，方案一：通过周边部分跳挖结合大刚度维护结构、中心岛工法来处理；方案二：桩墙+大面积平面桁架内撑或者斜向锚索与整体顺做法联合处理。前者较强的变形控制能力，并且更加适用于面积较大的基坑工程等优点，但因其属于悬臂结构，故在施工中需要辅助措施。后者同样具有较强的变形控制能力，而缺点是开挖深度达到10.2m，需要两道以上支撑。结合两种方案的优缺点分析，最终确定采取方案一来进行施工。

3.2.2 双排桩支护结构辅助措施

在对双排桩支护结构进行处理中，针对其位移控制的附加措施，主要有四种，分别为：（1）在后排桩附加竖向预应力锚索；（2）附加支撑；（3）对主被动区进行加固处理；（4）在桩顶设置反压砂包。这四项措施各有优势，同时也存在相应的缺陷，为此，本项目结合现场所掌握的情况，考虑到前后排桩之间距离所受到的限制，在变形要求非常严格的要求下，最终确定以后排桩附加竖向锚索与支撑联合应用的方式来加强对变形的控制。

3.2.3 抖撑与水平撑方案比选分析

针对具备了带撑排桩的支护结构，其可划分为带水平撑双排桩结构与带斜撑双排桩结构。结合本项目浅岩土区域，两种结构均能够较好的发挥中心岛工法的作用，但两种方法存在的最主要的区别在于：（1）水平撑方案：该方法能够实现对斜撑缺点的有效规避，同时较好的实现对土台位移的控制效果，保证在完成施工后，将其拆除后，仍然具有较高的质量，避免基坑围护结构出现移位。（2）斜撑方案：该方法会对中心岛工法预留一定的土台，为后期支撑拆除地下室施工奠定基础，但在拆撑之后，其刚度会迅速下降，极易出现位移。本项目通过综合考虑，最终确定以带水平撑双排桩结构施工，在施工中将其构筑成双排桩加一道中心岛式的钢架混凝土水平内支撑，同时联合坑内保留反压土台与止水帷幕相结合的复合式支护体系。通过该方式，地铁隧道的安全性又得到了进一步的提升。

4 结论

总而言之，因与地铁隧道临近，基坑开挖非常容易出现支护变形，在变性控制中，必须充分考虑各方面因素，同时综合地质条件，才能够更好的达到变形控制效果，从而保证地铁隧道安全性。

参考文献

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[2]冯龙飞，杨小平，刘庭金.紧邻地铁侧方深基坑支护设计及变形控制[J].地下空间与工程学报，2015，11（06）；1581-1587.