陈宁1 叶祖斌2
广州轨道交通建设监理有限公司 广东广州 510010
摘要：本文主要介绍了广州某项目基坑在深厚软土地层施工，与地铁车站附属结构相距仅4.4m，且项目基坑与地铁结构均位于淤泥层和淤泥质土层，主要阐述基坑施工过程（包括基坑支护施工、基坑开挖、地下结构施工等）对地铁结构的影响及采取的措施，根据施工过程的监测数据变化进行简要原因分析与探讨。
关键词：淤泥层；深基坑开挖；基坑变形；与地铁近距离；地铁保护
0 引言
该项目开挖至基底后，靠近地铁结构侧围护结构水平位移达34.63mm～78.1mm，已远超设计报警值，受基坑变形影响，地铁站C、E出入口结构最大变化值分别达-4.96mm、-5. 79mm。基坑变形已严重影响地铁结构安全，本文重点介绍了软土地层基坑施工对地铁结构的影响以及采取措施后基坑变形控制，从而避免了影响地铁结构的安全。
1、工程概况
1.1 项目概况
某项目位于广州市南沙区东部，东南侧紧邻地铁车站。邻近地铁车站50米范围内为两层地下室，基坑深度到承台底约为10m(局部8.8m)。地层情况差，流塑状淤泥层深厚。项目外部作业对地铁结构的影响等级属于特级[2]。
1.2 地质条件
场区岩土层自上而下可分为：填土层、软土层、岩层。
软土：场地内软土层为第四系海陆相交互沉积（冲积）的淤泥及淤泥质土，其厚度大，含水量较高，孔隙比大，具有压缩性高，抗剪强度低、灵敏度高的特点[2]，对基坑开挖支护与基础施工影响较大。本项目基坑与邻近地结构基本位于软土地层。
1.3 与地铁关系
基坑与地铁车站、折返线、风亭和出入口通道最小水平净距分别为15.9m、20.9m、4.5m、4.4m；地铁车站、风亭覆土约3m，地铁车站底板埋深约24.1m，风亭结构底板埋深约10.2m，出入口通道底板埋深约为10.4m。项目基坑开挖深度比地铁车站结构浅14.1m，比车站风亭浅0.2m，比车站出入口通道浅0.4m。地铁结构处于淤泥层和淤泥质土层。项目与地铁平面关系（见图1）。
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图1 项目与地铁平面关系
2、基坑施工与监测变化
2.1 基坑施工前地铁结构安全评估分析
根据地铁车站及该项目基坑的施工特点和场地岩土特性，结合在广州地区的工程经验，采用 MIDAS-GTS 三维有限元软件计算分析基坑各施工工况对邻近地铁车站结构产生的影响程度和大小。
基坑施工对地铁隧道影响的三维有限元数值计算分析后得出：1、基坑施工对地铁车站结构造成的影响大小为：向基坑的最大水平位移量为9.927mm，最大沉降量为5.281mm。2、基坑土方应按分层、分块开挖，不可超挖，及时施工内支撑。3、基坑与地铁相邻较近，地面超载对基坑支护结构及地铁结构的变形影响均较大，施工时严禁堆载，地面超载不得大于5kPa。
2.2 基坑支护施工
基坑支护采用“钻孔灌注桩+内支撑和双排灌注桩+内斜撑”的支护形式，地铁结构相邻区段为“φ1000@1200单排钻孔灌注桩+内支撑”，止水帷幕采用3φ850@1750三轴水泥搅拌桩。
支护灌注桩采用旋挖钻机成孔，三轴水泥搅拌桩采用三轴搅拌机施工，采用两搅两喷工艺，平均桩长33m，支护施工阶段地铁附属结构沉降数据由-0.78mm增长至-3.19mm，同时地铁出入口地面台阶出现沉降裂缝见图2。
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图3 地铁出入口地面台阶沉降裂缝
2.3 基坑开挖、地下结构施工
由于基坑分为“单排桩+内支撑”与“双排桩+钢斜撑”两种不同形式区段，基坑开挖方式因此采用两种施工顺序。
2.3.1 “单排桩+内支撑”区段基坑施工
“单排桩+内支撑”区段施工顺序为：基坑支护施工 → 挖至支撑底面 → 施工砼支撑 → 挖至基底 → 施工地下室结构 → 素砼回填地下室与基坑支护之间空隙至支撑底面 → 拆除支撑 → 素砼回填空隙至冠梁标高。
此基坑施工顺序在基坑开挖过程各道工序施工紧凑，且砼支撑强度大，对基坑支护有很好地支撑作用，基坑支护向基坑内方向位移、变形较小。邻近区段的地铁C出入口监测数据[4]在开挖、底板施工过程累计沉降值由-3.22mm变化至-3.76mm。基坑受支护体系影响，支护桩顶位移最大变化23.6mm，支护测斜最大变化27.3mm。
2.3.2 “双排桩+钢斜撑”区段基坑施工
“双排桩+钢斜撑”区段施工顺序为：基坑支护施工 → 预留反压土 → 反压土外侧土方挖至基底 → 施工外侧底板结构 → 安装钢斜撑/钢腰梁 → 反压土挖除 → 素砼回填地下室与基坑支护之间空隙至腰梁底面 → 拆除斜撑 → 素砼回填空隙至冠梁标高。
此基坑施工顺序含有预留反压土、开挖反压土外侧土方、施工外侧底板及安装斜撑、挖除反压土等，工序繁多。从基坑开挖（包括反压土上层土方、外侧土方）至外侧底板浇筑，再到斜撑安装，各工序之间衔接时间较长，期间仅能依靠反压土对基坑支护进行回顶、反压作用，无法安装斜撑。由于反压土处于淤泥地层，流塑性大，自稳性较差，容易受到外侧土方开挖影响而出现滑坡现象，反压土效果较差。因而基坑支护内侧受到作用力小，基坑支护外侧土压力较大，基坑支护内外应力差大，导致基坑向内变形较大，基坑外侧地表下沉从而影响邻近的地铁E出入口结构变化。
基坑开挖到外侧底板浇筑、钢斜撑安装，然后反压土挖除、钢斜撑下方底板浇筑，再到地下结构完成回填。地铁C、E出入口沉降累计最大分别为5.12mm、5.95mm，接近报警值（±6mm）。但地铁出入口地面台阶已出现沉降裂缝逐步增大，基坑外地表下沉较大。基坑支护桩顶位移累计最大为219.8mm，已超控制值（±50mm）；支护测斜累计最大为215.41mm，已超设计控制值（±65mm）。
3、采取措施
3.1施工现场靠近地铁侧严禁作为出入口，严格控制基坑周边地面堆载，上表区段周边不得堆载，地铁结构上方严禁堆载及作为重型车辆进出通道，不得超过地铁保护20kpa要求；
3.2增加现场反压土台的体积，原设计土台上部宽度不少于2米，底部宽度不少于7.35米，高度不少于4.5米已不满足现场工况要求，增加反压土台预留体积；在开挖前已进行加固的土台前提下，开挖后对土台开挖面进行增加喷锚加固处理，确保土台的完整性；复核斜撑安装位置及安装长度，靠近地铁周边的电梯井安装八字撑，增加梯井基坑刚度，经设计对梯井核算，减少梯井底板厚度工降低梯井开挖深度；电梯井施工时，钢板桩不拔除，避免拔钢板桩造成底梯基坑塌方；
3.3后续施工未开挖到底的区域用沙袋进行反压处理，合理对混凝土底板进行分块，及时进行底板封闭。加密钢斜撑预应力的监测频率，根据监测情况，经设计核算合理增加预应力的加设。
3.4根据监测工作情况，有针对性地安排第二天的施工计划，做到信息化施工。
4、原因分析
基坑施工过程基坑支护结构与地铁结构存在明显且相应的变化，对此变化的出现原因将分别从地质条件、基坑支护设计、地铁结构设计三个方面进行分析。
4.1 地质条件原因
由于本项目的淤泥软土层深厚，地铁结构处于淤泥层和淤泥质土层中，且呈多层交替分布在浅部、中部和底部，使基坑开挖与地下结构施工对地铁结构影响较大；基坑施工也处于淤泥质软土层，在机械的强震作用下，产生淤泥、砂土液化和软土震陷，导致地表不均匀沉陷。基坑开挖过程，出现局部反压土滑移，且未引起足够重视，采取可靠措施消除或降低因地表加载或其他原因导致的软土不均匀沉降产生的危害或影响。
本场地主要含水层附存于第四系土层砂层中的孔隙水及基岩裂隙水，因本场地砂层的黏粒含量不均，不排除还有透水性更强的区域，在基坑开挖过程中，坑外地下水位变化直接引起地铁结构的变化。
4.2 基坑支护设计原因
本项目基坑采用“单排桩+内支撑”与“双排桩+钢斜撑”两种不同形式的支护体系[5]，“单排桩+内支撑”区段各道工序安排紧凑，时间间隔短，内支撑为混凝土撑，支护体系整体刚度大，因此该区段基坑支护能起到支撑作用，使得基坑支护变形和地铁结构变形都较小。“双排桩+钢斜撑”区段，各道工序衔接时间较长，加上反压土地质原因，使得在钢斜撑安装前反压土并未起到设计原本该有的反压、支撑作用，导致基坑支护桩形成较长时间的悬臂状态，基坑支护整体刚度较差，导致基坑支护变形偏大，而影响邻近基坑的地铁附属结构变形。
4.3 地铁结构设计原因
地铁附属结构处于淤泥层中，地铁附属结构底部500cm范围内仅采用φ600@450的格栅式搅拌桩进行加固处理，地铁结构底部并未设置抗压桩。基坑施工时的施工机械动载，扰动了地铁附属结构周围及底部的淤泥土层，导致淤泥液化。在地铁附属结构重力作用下，其周围及底部的淤泥四处流动。因地铁结构附近的土体整体位移，导致原本起承载作用的地基失稳，从而导致地铁附属结构与出入口地表下沉。地铁结构监测监测数据变化和出入口周边地表沉降也从侧面印证了这一现象。
5、结论与建议
随着城市发展，广州地铁线网也在不断的扩大，越来越多的市政工程、房地产项目也在地铁周边建设。在外部工程项目建设过程中难免会对地铁结构安全造成影响。通过本案例对地铁保护的思考总结如下。
1）外部项目应从设计阶段树立地铁保护意识，即将地铁保护前伸到基坑的设计阶段，项目的建设单位、设计单位在基坑设计过程中应重点考虑基坑对地铁结构安全的影响。特别是在地质条件较差的地层下，要从地铁保护的角度采用合理、安全的基坑支护方案。
2）工程项目施工过程建设单位应对施工单位进行管控，按照专家要求、地铁公司相关文件要求落实地铁保护安全措施，尽可能减小施工过程对地铁安全的影响。
3）地铁的设计、建设过程，地铁的建设单位应考虑地铁建成通车后，地铁外部的新建项目会逐渐增多，对地铁结构安全的影响也会愈加增大。对于地铁附属结构处在地质条件较差的地层中，地铁设计过程应加大附属结构安全性，考虑是否可以增设附属结构底部桩基，而不仅仅是简单的浅层地基处理。
4）深厚软土地层的地铁结构保护区域，要合理安排基坑开挖的出土线路、材料堆放区域，地铁保护区域不应堆载及设为出土运输线路。
参考文献：
[1] 城市轨道交通既有结构保护技术规范[J].广东省标准，DBJ/T 15-120-2017
[2] 陈运坤1，高磊2，屈尚侠3，广州南沙区软土工程特性及软土分区评价[J]，科技经济导刊，2020,28（36），102-103
[3] 易喆，软土基坑双排桩支护结构优化分析[J]，水利与建筑工程学报，2020,18（01），70-73,97
[4] 刘聪裕，软土地区城市基坑支护结构的沉降监测分析[J],科技通报，2020,36（08），70-74
[5] 李淑1,2，邵运达2，运达1，预留反压土台在控制地铁车站深基坑变形中的应用[J]，建筑科学，2019,15（11），118-12