地下室基坑临近盾构结构影响分析探讨

李连秀（福建兆翔机场建设有限公司，福建 厦门 361006）

1 工程概况

1.1 站址环境

磁窑地下车辆基地选址位于厦门市同安新区磁窑地区，磁窑地下车辆基地地块为西南-东北的长方形；场地西北侧紧邻同集中路，东北角为龟山，东侧及南侧为规划道路，用地东南角为星海湾别墅区。地块长约1260m，宽约113m～290m，总占地面积约20公顷。现状场地高差较大，场地最高处约22.2m，最低处约11.0m。

1.2 基坑概况

磁窑地下车辆基地基坑宽度约20m～170m，长约1295m，基坑深度约6.8m～18m。临近厦门现代通商用汽车服务有限公司侧地块基坑最浅，深度约6.8m；临近星海湾别墅侧地块基坑最深，深度约18m。

1.3 临近建、构筑物及管线情况

基坑开挖影响范围内的管线，主要位于同集路下。主要为Ф1000的雨水管、Ф600的雨水管、Ф300的污水管、600×450的10kV电力、400×200军用光缆、Ф500燃气管等。基坑开挖影响范围内的建（构）筑物主要有后郑人行天桥、禹州大学城人行天桥、福泽路高架桥桥墩、天马山公园站至洪塘头站盾构区间、排水渠（拟迁改）、运转中心及维修中心（待建）等。结合现场情况，磁窑地下车辆基地基坑先于天马山公园站出入口、排水渠管线施工；运转中心及维修中心考虑工期问题，先于磁窑地下车辆基地基坑施工；天马山公园站至洪塘头站盾构区间为待建区间，施工工序尚未确定，现阶段按基坑先于盾构施工和后于盾构施工分别进行风险分析。

2 主要地质情况

基坑范围内主要地层自上至下主要为杂填土、素填土、粉质黏土、残积砂质黏性土、全风化花岗岩、强风化花岗岩、微风化花岗岩，基坑底主要处于残积砂质黏性土。残积层及全、强风化岩具有遇水易软化、崩解、强度急剧降低的特点。

3 停车场基坑方案

考虑到同集路侧管线及建（构）物众多，基坑采用钻孔灌注Ф1000@1500（局部Ф200@1500）+锚索+Ф800@1500旋喷桩止水方案。基坑临近同集路侧盾构区间较近，考虑到基坑深度约10m，且盾构区间位于基坑以下，本阶段按最不利工况，盾构区间先于基坑施作，基坑采用钻孔灌注桩Ф1000@1500+锚索+Ф 800@1500旋喷桩止水方案。按磁窑地下车辆基地基坑施工完，结构主体施工后，待锚索拆卸回填后方可施工排水箱涵。基坑临近规划路侧，考虑到规划路较磁窑地下车辆基地基坑施工早，且规划路下存在管线敷设，故基坑采用钻孔灌注桩Ф800@1500+锚索方案。临近场区内新建建筑物侧，考虑到该建筑物与基坑会同期施工，建筑物距离结构围护桩边约15.5m，故基坑采用钻孔灌注桩Ф800@1500+锚索方案。临近龟山侧，考虑到排水渠后期施工，避免后期方案有变，故现阶段基坑采用钻孔灌注桩Ф 800@1500+锚索方案。基坑深度约13m～18m，周边环境良好，无重要管线及建（构）筑物，因基坑较深，不宜采用土钉墙，经造价比选，放坡造价较低，故采用放坡方案。基坑深度约6.8m～7.4m，基坑较浅，周边环境良好，无重要管线及建（构）筑物，故采用放坡方案。

4 临近盾构区间影响分析

4.1 临近盾构区间概况

厦门市天马山公园站至洪塘头站盾构区间为待建盾构区间，与磁窑地下车辆基地基坑施工先后顺序尚未明确，现阶段按最不利情况盾构区间施工完成后再对基坑开挖进行设计。经核实，盾构区间管片外径6.2m，内径5.5m，壁厚0.35m。管片类型为Ⅱ类，管片外侧配筋6Ф20+4Ф16，内侧钢筋为6Ф20+2Ф25。右线CK24+100~CK24+600盾构区间临近磁窑地下车辆基地基坑围护外轮廓水平距离约8.4m~24.7m，盾构埋深约12m~20m，盾构区间顶距离基坑底竖向距离约0.66m~10.4m。该区域的盾构区间右线设计坡度为-20.086‰，盾构与基坑关系大致为由远到近、由浅入深的位置关系。若盾构先于基坑施工，基坑开挖对盾构区间产生影响。

4.2 盾构结构变形要求

盾构变形需满足《工程监测技术规范》要求，城市既有线隧道结构变形控制值：隧道结构沉降累计值为3m~10mm，变化速率1mm/d；隧道结构上浮累计值为5mm，变化速率1mm/d；隧道结构水平位移3m~5mm，变化速率1mm/d；隧道差异沉降0.04%Ls；隧道结构变形缝差异沉降2m~4mm，变化速率1mm/d。Ls为沿隧道轴向两监测点距离。

4.3 临近盾构变形影响分析

现根据基坑与盾构区间的平面关系，选取三个典型基坑剖面对盾构管片进行数值分析，具体分析如下：

①根据基坑剖面，基坑深度约10.34m~11.24m，盾构区间里程为CK24+100~CK24+150，盾构区间临近磁窑地下车辆基地基坑围护外轮廓水平距离约18m~24.7m，盾构埋深约12m~13m，盾构区间顶距离基坑底竖向距离约0.66m~1.66m。根据地勘临近钻孔，该钻孔揭示基坑深度范围土层分布分别为素填土、粉质黏土、凝灰熔岩残积黏性土、碎裂状强风化凝灰熔岩和微风化凝灰熔岩，盾构区间主要处于碎裂状强风化凝灰熔岩中。现按盾构区间最不利水平距离18m，盾构区间顶距离基坑底竖向距离1.66m，采用MidasNX进行数值分析。

经计算，磁窑地下车辆基地基坑桩顶水平位移约为4.6mm，地表沉降约为1.4mm，临近基坑的盾构区间最大水平位移为0.4mm，最大竖向位移为1.1mm，如图1和图2所示，盾构变形满足《工程监测技术规范》要求。盾构管片最大弯矩142kN·m，最大轴力873kN，经计算盾构配筋满足设计要求。

图1 盾构区间水平位移图（单位：m）

图2 盾构区间竖向位移图（单位：m）

②根据基坑剖面，基坑深度约9.34m~10.34m，盾构区间里程为CK24+200~CK24+280，盾构区间临近磁窑地下车辆基地基坑围护外轮廓水平距离约8.6m~12.2m，盾构埋深约13m~14.6m，盾构区间顶距离基坑底竖向距离约2.66m~4.3m。根据地勘临近钻孔，该钻孔揭示基坑深度范围土层分布分别为素填土、凝灰熔岩残积黏性土、全风化凝灰熔岩、强风化凝灰熔岩和碎裂状强风化凝灰熔岩，盾构区间主要处于全风化凝灰熔岩中。现按盾构区间最不利水平距离8.6m，盾构区间顶距离基坑底竖向距离4.3m，采用MidasNX进行数值分析。

经计算，磁窑地下车辆基地基坑桩顶水平位移约为4.2mm，地表沉降约为2.9mm，临近基坑的盾构区间最大水平位移为2.2mm，最大竖向位移为0.7mm，盾构变形满足《工程监测技术规范》要求。盾构管片最大弯矩192kN·m，轴力413kN，经计算盾构配筋满足设计要求。

③根据基坑剖面，基坑深度约9.94m，盾构区间里程为CK24+280~CK24+600，盾构区间临近磁窑地下车辆基地基坑围护外轮廓水平距离约8.4m~16m，盾构埋深约14.6m~20m，盾构区间顶距离基坑底竖向距离约4.3m~10.4m。根据地勘临近钻孔，该钻孔揭示基坑深度范围土层分布分别为素填土、粉质黏土、凝灰熔岩残积黏性土、全风化凝灰熔岩、强风化凝灰熔岩和碎裂状强风化凝灰熔岩，盾构区间主要处于全风化凝灰熔岩和碎裂状强风化凝灰熔岩中。现按盾构区间最不利水平距离8.4m，盾构区间顶距离基坑底竖向距离10.4m，采用MidasNX进行数值分析。

经计算，磁窑地下车辆基地基坑桩顶水平位移约为5.9mm，地表沉降约为5.3mm，临近基坑的盾构区间最大水平位移为1.4mm，最大竖向位移为2.2mm，盾构变形满足《工程监测技术规范》要求。盾构管片类型为Ⅱ类，管片外侧配筋6Ф20+4Ф16，内侧钢筋为6Ф20+2Ф25，满足设计要求。最大剪力为：V=201kN，抗剪验算：V=201kN＜0.7ftbh0=406kN，抗剪满足。衬砌环的纵、环缝采用弯螺栓连接，每环纵缝采用12个M30连接螺栓、每个环缝采用16个M30连接螺栓。2个6.8级M30螺栓所能承受的剪力V=2×190×561/1000=213.2kN，抗剪满足要求。

综上所述，临近盾构区间基坑采用Ф1000@1500钻孔灌注桩+锚索+旋喷桩止水帷幕方案，距离盾构区间较近处嵌固深度加长至盾构底板底下2m，且临近盾构区间基坑长度方向500m范围内，基坑开挖应分段分期开挖，加强监测，满足设计要求。

5 结语

磁窑地下车辆基地基坑面积较大，临近基坑盾构区间较近，且盾构区间沿基坑纵向延伸较长，基坑大面积开挖势必会对盾构区间变形造成影响，结合计算软件综合分析，临近盾构区间的基坑开挖采用可拆卸的锚索方案是可行的，对盾构区间影响变形可控。