李荡
北京城建设计发展集团股份有限公司武汉分公司 湖北 武汉 430000
摘要：目前，在选择轨道交通出行的人数占总出行人数比例为63%，因此地铁结构安全关系到广大人民群众的出行安全。多位学者进行了深基坑开挖对邻近
地铁结构的影响分析。本文以某地铁车站项目为例，探讨软土地区深基坑开挖对邻近地铁隧道的影响。
关键词：软土地区；深基坑；地铁隧道；变形影响
随着建设事业不断发展，我国出现了大量的深基坑工程，这些深基坑工程往往处于道路、地下管线、建筑物密集区。由于东南沿海地区经济、交通发达，该区域深大基坑施工时，会对基坑周边的建构筑物产生较大影响，这对控制提出较高的要求。东南沿海地区的土质属软土，土质较差，扰动性大，渗透系数大，含水量高，因此深基坑施工的难度高、风险高。为此，有必要研究软土地区的深基坑开挖对周边建构筑物的影响。由于地质原因，东南沿海地区的深基坑建设会对邻近地铁隧道造成较大影响。结合一例地铁隧道附近的基坑工程，对土体开挖过程中的时间和空间效应及其对隧道结构的影响进行了分析，以期找到软土地区深基坑工程对隧道结构的影响和基坑工程施工对引起邻近地铁隧道变形的规律的影响程度，从而为类似的工程提供参考。
1项目概况
1.1研究项目概况及邻近地铁隧道
本文主要研究某地铁车站E区开挖阶段对邻近地铁隧道的影响。E区基坑为地铁车站项目北存车线基坑，开挖面积1100m2，深19.069m、净宽9.1~10.2m，坑底位于第⑥层粉质黏土中，采用明挖顺作法施工，围护结构地下连续墙厚800mm，墙长34m，墙趾位于第⑧1层粉质黏土，沿基坑深度方向设4道（局部5道）支撑，余同。第1道支撑为钢筋-混凝土支撑，其余为管径609mm（壁厚16mm）的钢管支撑（采用轴力补偿系统）。项目临近轨交区间隧道，E区北端距离隧道最近，基坑外边线与地铁隧道结构最小水平净距约9.76m。本段隧道顶覆土深13.4m。该段轨交区间线路为已运营线路。
1.2施工顺序
E区开挖6层土，共设5道支撑，土层从上至下分层开挖。具体施工步骤如下：
（1）第1道支撑挖土施工。在端头井挖土前，先进行第1道地下连续墙圈梁施工。第1层土体开挖至第1道混凝土支撑底面位置，施作支撑结构并浇筑第1道混凝土支撑。
（2）第2道、第3道支撑挖土施工。待第1道混凝土支撑养护至设计强度，经土方开挖条件验收合格后，小型挖掘机下坑开挖至第2道支撑底500mm。开挖采用二级接力开挖。小型液压挖掘机在坑里将土方挖到大挖掘机的工作范围内，由大挖掘机将土方挖出基坑装车外运。钢支撑跟踪施工，第2道支撑全部施工完毕后，将余土清除。第3层土的开挖方式主要采用长臂挖掘机与小机配合施工，具体方法同第2道支撑。
（3）第4道(局部第5道)支撑挖土施工。此层土的开挖主要采用长臂挖掘机与矮臂挖掘机配合施工，具体方法同第3道支撑。
（4）基底层土方开挖施工。此层土挖土采用矮臂挖掘机与履带抓铲挖掘机配合的方式，预留200~300mm人工铲土，配备工人跟随小挖掘机挖土进行铲土。开挖至垫层面200~300mm，严禁超挖。基坑挖土严格遵循“时空效应”，此层挖土完毕后4h内浇捣200mm厚混凝土垫层，垫层施工完成后及时施做车站底板结构，以确保基坑的安全。
1.3工程地质及水文地质条件
E区坑底为暗绿~草黄色粉质黏土，层顶埋深15.74~20.24m。含铁锰质结核、氧化铁锈斑，局部呈草黄色粉质黏土。状态硬塑~可塑，压缩性中等。E区基坑底位于第⑥层粉质黏土中。E区开挖区域地下水主要为赋存于浅部土层中的潜水和第⑦层砂质黏土中的承压水。对本工程有影响的承压水位于第⑦层砂质黏土中。
经实测，第⑦层承压水位的埋深为16.23~17.34m。本工程基坑地下连续墙深入第⑧1层粉质黏土，隔断第⑦层承压水层，坑内设降压井泄压。
1.4 地铁线路监测布点
自动化收敛监测及沉降监测布点正对施工范围内按约5环的间距布设。开挖阶段自动化监测数据实时更新，实时监控隧道管片的变形情况，但监控精度较低；每周提供2次收敛及沉降的人工监测数据，测量数据精度更高，有利于对现场工况进行分析。隧道收敛人工监测点XL53~XL76对应E区开挖影响范围。隧道沉降人工监测点XX098~XX119对应E区开挖影响范围。
2基坑开挖对地铁隧道影响分析
2.1地铁隧道收敛变形分析
基坑开挖遵循“分区、分层、对称、平衡、限时”随着基坑开挖逐渐加深，隧道收敛呈不断增大的趋势。由于基坑开挖即为隧道单侧土体卸载，失去平衡土压力作用下隧道向土体卸载方向变形，隧道收敛变形趋势符合基坑开挖工况。隧道收敛监测点XL53~XL76对应E区开挖影响范围。XL72、XL73为距基坑最小水平净距（9.76m）处收敛测量点，但由于基坑的角隅效应，变形较XL71处观测点数值小，这里对XL71监测点上的数值变化进行分析。开挖首道支撑第1d至第8d时发生收敛变形较大，施工第1道支撑期间收敛变形为0.8~3.4mm（1~8d），第1道支撑完成时收敛最大值达到了4mm（14d）。根据经验，首道撑施工对地铁隧道变形影响较小，但因形成支撑速度慢，且受基坑降水影响，变形呈现持续增大的趋势。浇筑大底板过程中隧道收敛变化明显，最终收敛变形达到9.0mm。大底板全部浇筑完成时地下连续墙墙体测斜累计位移最大值为14.1mm（深22.5m），坑底测斜累计位移为11.9m（深19m）。
2.2地铁隧道沉降分析
隧道沉降监测点XX117为距离E区基坑最近监测点。在第2～第4层土开挖期间，测点位移变化量为正值，第1层、第6层土及大底板浇筑期间，测点位移变化量为负值。第2、第3、第4层土体标高均高于隧道顶部标高，开挖引起隧道上部土体位移，引起隧道隆起。第1层土体开挖时隧道沉降，可能是受承压水降压措施影响及支撑形成缓慢所致；第6层土体标高已经低于隧道顶部埋深，由于围护结构向基坑内位移，隧道侧向及底部开始扰动位移，引起隧道沉降。
3结语
本文就基坑开挖过程中邻近地铁隧道结构变形数据进行分析，简单探讨基坑开挖与邻近地铁隧道变形之间的基本规律。在这个深基坑开挖过程中，首道撑施工中对地铁变形影响较小，最终底板浇筑完成时隧道收敛最大值为9.0mm，最终变形值控制在10mm以内，可见开挖阶段对地铁结构变形的把控是成功的。主要结论如下：
（1）施工过程中对监测数据分析，有利于了解隧道结构的变化情况。当发生数据异常情况时，可及时采取应急措施或调整优化施工方案，确保地铁运营安全。
（2）开挖过程中土方开挖后支撑未及时跟上会导致隧道出现较大变形。出于对地铁隧道的安全考虑，要求土方开挖后24h内形成支撑。支撑形成后变形可以明显得到控制，负责土方开挖及支撑形成的两个施工单位应合理安排，施工作业衔接连贯，减少薄弱点暴露时间。
（3）本文研究对象为邻近地铁隧道的狭长型深基坑。该基坑临近地铁隧道的距离由北至南逐渐远离，深基坑开挖距离地铁结构越近对地铁的影响越明显，所以基坑施工不宜距离地铁过近，地铁隧道结构变形与基坑地下连续墙变形有较大关系，可以通过提升结构施工参数或者土体加固强度来降低基坑施工对地铁隧道的影响。
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