深基坑临近地铁高架站风险管控技术探讨

温国军，温国栋

（1.太平洋建设集团有限公司，内蒙古 赤峰 025350；2.北京瑞拓电子技术发展有限公司 北京 100040）

近年来，城市轨道交通工程在我国迅猛发展，许多大城市纷纷建造地铁、轻轨等专用线路，为人民的出行提供了极大的便利，地铁渐渐成为城市的动脉，据统计中国已经建成并投入运营的地铁总长度达到3883.6km，投运地铁的城市达到32 座。在城市轨道交通附近施工，对轨道交通的保护成为一项重要的任务，下面笔者以自身参加过的地下通道工程为例，深入探讨对地铁高架站的保护。

笔者参与的工程在地铁站北侧，临近地铁高架站，最近距离9.4m，在地铁50m 保护红线范围内（根据2014年5 月《南京市轨道交通条例》第十九条第一款要求：轨道交通控制保护区范围是地下车站和隧道结构外边线外侧五十米内）存在多条管线改迁、新建箱涵及老箱涵废除。

1 水文地质条件

该工程位于地铁50m 保护区范围内地下通道南侧辅道西侧出入口基坑处于①-1、②-1、③-1、③-2 层，土质较好，东侧有局部②-2 土层，层厚约15m，地质情况较差。该场地浅部地下水类型为孔隙潜水，主要富存于表层杂填土中。该含水层透水性较好，富水性一般，水量较小。勘察期间实测初见水位埋深0.50～1.50m，稳定地下水位埋深1.90～2.60m（因地形高差和场地排水影响），水位变化主要受大气降水和地表水的径流补给影响。其余土层透水性较差，为相对隔水层。

2 深基坑与地铁高架站空间关系分析

施工涉及基坑围护和开挖，基坑采用钻孔灌注桩+一层钢筋砼支撑、钻孔灌注桩+二层支撑和一级放坡+挂网喷浆支护型式，支护结构外侧设置φ700@500 双轴深搅桩（局部采用双重管高压旋喷桩）作为止水帷幕。基坑坑底标高+7.86～+18.95m，自然地面标高+21.50～22.20m，基坑挖深2.45～13.64m。通道主体结构距离地铁高架站主体12.6～12.9m，围护、止水体系距离地铁高架站承台桩基9.4～10.1m。基坑支护结构与地铁平面关系图如图1所示。

总体来看，深基坑距离地铁高架站较近，施工过程中对地铁高架站影响较大，可能对地铁造成裂缝、倾斜等影响，严重时影响地铁运行，因此对地铁高架站的保护非常重要，施工过程中采取措施减少对地铁高架站的影响是本次讨论的重点。

3 各阶段施工风险分析及技术应用

根据各施工阶段分项工程与地铁高架站的位置关系，该项目施工存在对该地铁站的影响以及涉及的风险如下：（1）市政管网改迁及旧箱涵废除施工阶段，拉森钢板桩施工及老结构破拆可能对地铁站产生扰动影响；（2）围护结构施工阶段，灌注桩施工可能对地铁站产生扰动影响；（3）土方开挖施工过程中，可能对地铁站北侧土体产生扰动、卸载影响；（4）雨水箱涵施工可能对地铁站产生影响。分析出主要原因后，针对主要影响因素进行分析，并制定相应措施。

3.1 围护结构施工阶段

图1 地下通道支护结构与地铁平面关系图

该工程钻孔灌注桩均采用旋挖成孔，采用高性能旋挖机（功率大成孔速度快，非挤土方式成孔，对周围地层的影响小），以减小对地铁结构的影响。对地面杂填土层先行挖除，同时配备足量4～10m 钢护筒，防止打桩过程中杂填土层塌孔，影响成桩速度。针对地质情况复杂、地下水较丰富的软塑黏土，采用加设钢护筒的方式进行施工，以减少对周边地层的扰动，对于地质情况较好的硬塑粉质黏土，地下水较少，采用旋挖干作业成空，以提高成桩效率。旋挖桩与地铁位置关系如图2 所示。

根据地质勘察报告，靠近地铁站东侧出入口段处于②-1 土层中，深度达16m，由于该层土质情况较差，项目部采用9m 长钢护筒进行施工，确保施工过程不会塌孔，从而影响地铁安全，施工时首先用旋挖桩进行引孔，深度约3m，然后用振动锤进行钢护筒施工，待浇筑完混凝土后，在混凝土初凝之前用振动锤将钢护筒拔出。

施工过程中严格按照规范要求施工，增加现场管理力量，实行严格的过程控制制度，确保施工质量，以及施工过程不会对地铁高架站造成影响。

3.2 基坑土方开挖施工阶段

（1）土方开挖。支护桩等需养护达到设计强度80%，水泥土搅拌桩28d 无侧限抗压强度需＞1.0MPa后方可进行土方开挖，土方开挖及运输线路如图3 所示。

在基坑开挖过程中，应采取有效措施，确保边坡土及动态土坡的稳定量。基坑内部临时坡率应≤1∶1，且在土方开挖过程中挖土高差≤2m，慎防土体的局部坍塌造成工程桩位移破坏，现场人员伤损和机械损坏等工程事故，开挖原则包括以下几个方面：①土方开挖前，充分了解周边各相关道路、管线等设施保护要求，实际开挖过程中，充分重视基坑监测数据，并及时根据监测数据调整施工流程或方案，强调信息化施工。②在正式施工前，项目部会同业主、设计、监测、监理单位等对各种可能发生的情况进行预估和对策分析，制定详细、可行的施工应急措施和方案。③土方开挖前编制详细的土方开挖专项施工方案并进行专家论证，并取得专家、基坑支护设计单位和相关部门的认可后方可实施。④在开挖施工中，充分考虑时空效应的规律：遵循分区、分块、分层、对称、平衡原则，减少基坑开挖期间无支护暴露时间，将基坑开挖造成的周围设施的变形控制在允许范围内。⑤土方开挖期间，挖土机械不得碰撞支护结构和降水措施。土方开挖一层，支护一层。每段、每层土方开挖到型钢支撑中心以下50cm 时，立即进行钢围檩及支撑的架设，并施加预应力，然后再实行下一层的土方开挖。⑥基坑底30cm 土方由人工清除，不得超挖；开挖到位后及时施工砼垫层，随挖随浇，即垫层必须在见底后24h 内浇筑完成。⑦基坑四周严禁堆土或堆载，地面超载应控制在20kPa 以内，基坑北侧施工道路超载取35kPa。

（2）对地铁高架站的保护。南侧通道基坑边与地铁高架站主体12.6～12.9m，在基坑施工过程中必须保证基坑稳定，且必须控制周边构筑物、土体的沉降、裂缝、倾斜及水平位移。方法及应对措施：在围护结构施工前，由业主指定的第三方监测单位对周边土体、地铁高架站地铁站可能会存在或发生沉降、变形及位移进行事前勘察，对原有已出现的沉降变形、裂缝采用影音进行采集并留存，同时对构筑物布点编号进行测量原始数据。监测单位在基坑围护和基坑挖弃过程按照监测方案实施原则进行全方位的实时监测。提供实时数据，以指导基坑围护和基坑挖弃施工进度，解决可能会出现的问题。在开挖施工中，充分考虑时空效应的规律：遵循分区、分块、分层、对称、平衡原则，减少基坑开挖期间无支护暴露时间，将基坑开挖造成的周围设施的变形控制在允许范围内。

3.3 主体结构施工阶段

该工程为明挖法施工，未进行填之前基坑存在安全隐患，在主体施工过程中，加强监测，重点观测靠近地铁高架站一侧支护结构位移、沉降，支撑轴力变化，发现突变及时采取措施。施工过程机械停放、材料堆放严禁靠近基坑边缘，3m 范围内严禁堆载。浇筑混凝土时，泵车远离基坑，防治基坑边受动力荷载而失稳，浇筑混凝土泵车摆放位置如图4 所示。

图2 旋挖桩施工与地铁位置关系示意图

图3 土方开挖及运输线路图

图4 泵车位置示意图

3.4 基坑降排水施工阶段

在整个项目施工过程中，截水、止水、排水为重点控制方向，工作重点如下。

（1）截水：防治外部雨水进入基坑，造成基坑土体失稳。采取措施：在基坑周边砖砌50cm×30cm 的截水沟，内部砂浆抹面，距基坑边0.5m，雨水汇入河边沉淀池，然后排入河道。截水沟简图如图5 所示。

图5 截水沟位置示意图

（2）止水：阻止外部地下水进入基坑。采取措施：采用双轴深搅桩在支护桩外围形成封闭的闭合体，双轴深搅桩深入基坑下1m，防治基坑外地下水进入基坑，尤其是靠近地铁站东侧，土体透水性较差，地下水下降，易造成周边土体下沉，影响地铁站结构。

（3）排水：基坑内积水排出基坑外。采取措施：开挖过程中，基坑内地下水随时排出坑外，每隔30m 设置一个集水坑，集水坑比开挖面低1m，放置抽水泵，保证基坑内无积水。

4 高架站监测监控

在本项目正式施工前，并由业主单位聘请有资质的第三方监测单位对地铁站进行原始数据收集。在正式施工的各个阶段，特别是在围护结构施工阶段、基坑开挖施工阶段、都要对地铁站周边土体进行深层监测。根据监测数据反馈，来指导围护结构施工、以及土方开挖施工顺序等，并且对本工程实施范围内相关数据进行跟踪监测。

该工程支护结构顶部竖向、水平位移小于30mm，深层水平位移小于40mm，基坑周围土体沉降小于30mm，以保证对地铁隧道结构无影响。由业主单位聘请第三方有资质的单位对本工程实施期间的工程基坑、周边环境、地铁区间进行全程监测。通道项目施工阶段中，成立专门的监控量测小组。桩基施工时做到随时监测，及时了解现场施工情况，并加强对地铁站周边环境、地基沉降位移观测，并形成相关监测记录。土方施工时，对基坑周边进行布点加密，实时对基坑周边沉降进行观测，并加强地铁站周边环境、地基沉降位移的观测工作，并形成相关监测记录。施工过程中，如果遇到检测数据变化较大，或者变化突然，及时向项目经理和总工汇报，并停止施工，待查明原因，采取措施后，方可继续施工。

5 风险管控安全防范措施

临近地铁站开挖基坑时容易导致既有地铁站产生偏压会引起坑边土体产生位移，从而导致既有地铁站结构产生相应的内力变化和变形，严重影响地铁的运营安全。所以对控制因偏压造成的既有地铁站结构变形至关重要。

基坑开挖及时做好周边排水沟，基坑底部设置集水井，对软弱土层进行注浆加固措施，严格按照分层分块开挖、对称开挖、大基坑小开挖的原则，控制好基坑变形，减少对地铁结构的影响。开挖时，及时观测基坑周边沉降值，防止基坑坍塌伤人，基坑开挖中，要及时进行混凝土支撑、钢支撑的施工，避免基坑长时间未支撑产生不必要的变形，对地铁站产生内力变化和变形，影响地铁站结构。

为确保地铁的安全，第三方检测机构对本工程施工期间地铁结构变形情况进行监测，施工过程中与第三方监测单位紧密配合，加强周边环境的监测，以监测成果来指导施工。

根据施工图纸结合现场收集相关桩位与地铁之间的关系，使施工有迹可循。在施工前现场准确测放出桩位以及地铁结构外侧的位置，标示好控制桩。

6 结束语

总体来讲，在地铁高架站附近施工工艺选择极其重要，施工过程监控必须到位，严格把好质量关，认真对待每个分部分项工程，危险性较大的深基坑工程是重中之重，而保证基坑安全的前提是围护结构的施工质量，变形监测则提供了重要依据，故本次分析结论是重点控制围护结构质量，加强施工过程监测，以减少扰动，避免对地铁高架站造成影响为前提，以完成合格工程为目的，在整体施工部署上，增加措施投入，确保现场施工按照方案执行，以保证地铁高架站的安全，进而达到风险管控的目的。