临近已有地铁隧道的深基坑开挖对地铁的保护措施

工程科技　临近已有地铁隧道的深基坑开挖对地铁的保护措施　孙葳姚文清　（辽宁省工程勘查研究院，辽宁沈阳１１００３２）　摘要：深基坑开挖必然会对临近已有地铁隧道结构造成一定的负面影响，土方开挖的卸荷效应会引起隧道结构的变形。基坑支护土方开挖的设计方必须有安全经济的设计方案，施工方制定更合理的施工工序，尽量避免或减小深基坑施工对地铁隧道的负面影响。　关键词：深基坑；地铁隧道；基坑支护；变形监测　、　随着我国经济建设的飞速发展，城市地铁、高层建筑越来越多，　３．１本项目与毗邻的地铁站及区间隧道的平面位置关系为：岐　地下空间情况复杂，基坑深度向３Ｏ米或更深的方向发展，多条地铁　山路站通风口支护桩与本项目支护桩净距离５—１０米，岐山路站与　隧道相互交错。新建高层建筑的深基坑开挖必然会对临近已有地铁　北站站区间北陵大街段由北向南地铁隧道保护线与本项目支护结　隧道结构造成一定的负面影响，土方开挖的卸荷效应会引起隧道结　构的净距离依次为６米、７．５米、１２米、ｌ７米、２０米。　构的变形。这就对基坑支护、土方开挖的设计方和施工方提出了更　３．２本项目与毗邻的地铁站及区间隧道的竖向位置关系为：三　高的要求，设计方必须有安全经济的设计方案，施工方制定更合理　个剖面锚索锚固端头部分刚刚控制在地铁保护线以外，两个剖面锚　的施工工序，尽量避免或减小深基坑施工对地铁隧道的负面影响。　索锚固端头控制在保护线外有３米，锚索端头围绕在地铁隧道一　１工程概况　侧。　沈阳乐天世界二期西侧近地铁段基坑支护、降水及土方开挖工　４基坑支护对地铁隧道的保护措施　程的建设地点为沈阳市皇姑区北陵大街（北陵大街下是正在运营的　４．１设计方面：本项目基坑支护结构使用过程中，为不影响地铁　地铁二号线岐山路站与北站站区间）以东、黑龙江街以西、岐山东路　结构的安全及正常运营，设计单位对此范围作了特殊设计，即在地　与昆山东路所夹地段。本项目地下室为３Ｉ４层，基底埋深约为　铁隧道距离支护结构较近的区段采用双排支护桩＋锚拉结构＋喷　２Ｏ一２５米，地下室满铺。　射混凝土和利用原地铁支护桩＋放坡喷射混凝土的结构；在地铁隧　基坑西侧临近沈阳地铁二号线歧山路站及歧山路站与北站站　道距离支护结构相对远的区段采用单排支护桩＋锚拉结构＋喷射　　区间北陵大街段，西北角临地铁二号线岐山路站，与本项目基坑毗　混凝土和利用原地铁支护桩＋放坡喷射混凝土的结构。邻长度约为２４０米。　锚索的设计特点：１－１剖面三排锚索、２—２、３－３、４—４剖面四排锚　２工程地质条件　索，５—５剖面六排锚索，锚索锚固段控制在地铁保护线之外，１－１、　场地土岩性特征自上而下分述如下：　２－２、３—３剖面锚索锚固端头部分刚刚控制在地铁保护线以外，４—４、　①杂填土：杂色，稍湿，松散状态，主要由粘性土、碎砖、水泥碎　５－５剖面锚索锚固端头控制在保护线外有３米，锚索施工过程中为　块、碎石土组成。层厚０．５０—３．６０米，平均厚度１．６７米。　尽量减小对地铁的影响，甚至不影响地铁的正常运营，在施工要着　②中砂：黄褐色，石英、长石质，稍湿，一般呈稍密状态，局部松　重控制锚索的成孔质量，不坍孔，控制锚索的长度及角度。　散，夹砾砂薄层，均粒结构，级配较差。该层连续较均匀分布，层顶埋　４．２施工方面：　４．２．１在正式施工前进行试验桩施工　地铁侧支护桩正式施工前，在场地西南角或东南角选取两处支　③粗砂：黄褐色，石英、长石质，湿，一般呈中密状态，局部含少　量砾砂及粘性土，混粒结构，级配较好。该层分布不均，层顶埋深　护桩位置进行试桩，试桩目的如下：　４．２．１．１掌握成孔工艺：钻机类型、型号、钻头型式，以及在不同　０．Ｏ０～７．５０ｍ，层厚０．８Ｏ～６．６０ｍ，平均厚度３．７５ｍ。　深０．Ｏ０～３．６０ｍ，层厚０．８０～５．１Ｏｍ，平均厚度２．２９ｍ。　④砾砂：黄褐色，石英、长石质，湿，一般呈中密状态，局部含少　地质层中的钻进速度和钻进时的泥浆各种参数，成孔后的清孔方法　　量中粗砂及粘性土，混粒结构，级配较好。该层分布不均，层顶埋深　和清孔时间。２．７０～１３．ＯＯｍ，层厚０．８Ｏ～１０．９０ｍ，平均厚度４．３９ｍ。　４．２．１．２掌握下钢筋笼合理方式和控制钢筋笼位置、标高的合理　⑤圆砾：黄褐色　黄色，由结晶岩组成，混粒结构，级配较好，湿　方法。　饱和，一般呈中密状态，局部密实，粒径一般２￣２０ｍｍ，最大粒径　４．２．１．３检验试验室混凝土的配合比、坍落度等各项指标的可靠　８０ｒａｍ，颗粒问充填混粒砂，局部与砾砂互层分布，夹少量粘性土及　性和实用性。　４．２．１．４为灌注桩施工提供混凝土灌注等施Ｔ参数。　粗砂薄层，力学性质变异中等。该层基本连续分布，层顶埋深　４．２．１．５确定施工组织及管理体系、人员及指挥方式。　９．５０　２０．５０ｍ，层厚０．７０　１２．５０ｍ，平均厚度６．２９ｍ。　４．２．１．６确定适宜的现场施工的机械、人员数量及混凝土运输车　⑥圆砾：黄褐色～黄色，由结晶岩组成，混粒结构，级配较好，湿　饱和，一般呈中密状态，局部密实，粒径一般２￣２０ｍｍ，最大粒径　辆数量。　７０ｒａｍ，颗粒间充填混粒砂，多与砾砂互层分布，局部夹砾砂及粗砂　４．２．１．７检验施工组织和施工工艺的合理性与适应性，修正施工　完善施工组织，指导灌注桩施工。　薄层，力学性质变异中等。该层基本连续分布，层顶埋深　方案，４．２．２确定合理的支护桩施工顺序及间隔时间　１９．００～２８．ＯＯｍ，勘察期间局部未钻穿，最大揭露厚度２８．ＯＯｍ。　支护桩正常施工时，为保证孔壁稳定，规范要求相邻支护桩施　⑦含粘性土圆砾：棕黄色～褐黄色，骨架颗粒由结晶岩组成，磨　计划延长相邻支护桩施Ｔ间隔　圆较好，强　中风化状态，孔隙间由混粒砂及大量粘性土充填，含量　工间隔２４小时，为提高孔壁稳定性，占３０％左右，局部夹粘性土薄层，多呈半胶结状态，含灰色或黑色条　时间至４８小时，具体支护桩施工顺序见如下图１示。　４．２．３桩间土处理　纹，局部被铁质渲染而呈锈红色。该层连续分布，勘察期间未钻穿，　层顶埋深４１．００～５０．１０米，最大揭露厚度２９．００米。　桩间土喷射混凝土，目的为保证桩问及桩后土体稳定，乃至整　在支护结构施工过程中同样要严格按施工工艺流　勘察期间为枯水期，本场区见有一层地下水，为孔隙潜水类型，　个支护结构稳定，地下稳定水位埋深为１６．００～ｌ６．８０米，主要赋存于⑤圆砾层之中，主　程　控制施工质量，最终实现支护结构施工及使用期间不影响地铁　要补给来源为大气降水和地下迳流，估计地下水的年水位变化幅度　正常运营的目的。　当支护桩冠梁达到一定强度及锚索锁定后，方可进行基坑开　正常情况下在２．０米左右。受沈阳地铁施工降水影响，本区域现状　挖，机械开挖保证与桩的距离不小于ｌＯｅｍ，采用人工剔除，保障支　水位与正常时水位相比下降较大。　护桩间土体的稳定，基坑桩间采用喷射混凝土护壁，壁厚８ｅｍ，分两　３支护结构与地铁的位置关系　～３１２・　・工程科技　次喷护，每次４ｅｒａ。锚杆问及以下分四　步开挖工作面喷护，随挖随喷，以防流　砂，桩间土挂中８钢筋网，详见图１。　４．２．４土方施工　地铁控制线　支护结构施工完成后，基坑土方开　挖，ｆ临空面随着开挖的进程逐渐增大，　支护结构水平位移、深层土体水平位移　都将有增大的趋势，为控制位移变化速　率，减小水平位移对地铁正常运营的影　响，采取分层、分段间隔开挖的方案，分　层厚度厚度不大于３米，分段长度不超　过２Ｏ米，同时土方开挖的深度必须满　足锚索施工条件（锚索标高下不大于　３００ｒａｍ），严禁超挖。　本工程土方运输采用土方运输专　用自卸车，坡道坡度宜控制在１５。以　内。　４．２．４．１土石方开挖，必须在支护桩　混凝土强度达到设计强度的８０％且锚　图１桩间土处理　索施加预应力后方可进行；　　４．２．４．２将邻近地铁一侧拟分为１２个挖土区域，分别为１　１　，　门。６结论与建议　每区域沿地铁方向长度不超过２０ｍ，宽度不大于２５ｍ，预留土方坡　６．１地铁和基坑变形监测数据未超过地铁车站结构变形控制指　度１：１。　支护结构安全可靠，基坑开挖施工对地铁隧道及车　４．２．４．３保留预留地铁一侧土方宽度２５ｍ以外，基坑内土方可　标变形预警值，施工程序合理，很好　以整体下挖。根据设计图纸分５个剖面即Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ、Ｅ进行（分剖面　站未造成负面影响。基坑支护的设计方案安全，　时南北开挖宽度以不大于２０ｍ进行调整），按照逐层开挖（分６层　的实现了临近地铁的深基坑开挖对地铁的保护目标。６．２实测变形值远小于预警值，说明设计偏于保守，基坑支护设　开挖）的方式，靠近支护桩处预留８ｍ宽腰梁锚索作业面，阶段内土　　方挖掘采用分层分段开挖法，第一阶段基坑整体开挖至一４．５００ｍ，　计过程中尚存在可优化之处。参考文献　第二阶段土方开挖，基坑整体开挖至一８．３００ｍ　ｉ依次进行，　１】张明远，杨小平，刘廷金．临近地铁隧道的基坑施工方案对比分析　４．２．４．４根据业主的二期施工规划，现场西南角超高层塔楼处暂　【不开挖，作为办公区和材料堆放加工区，预留区域北侧设置坡道用　『Ｊ］．地下空间与工程学报，２０１１，１２．　于土方和材料进出。　【２】雷呈锋．地铁车站施工对临近地铁隧道的保护技术［Ｊ］．工程技术，　　４．２．４．５第三阶段开挖完成后，开始施工Ａ—Ａ、Ｂ—Ｂ剖位置的支　２０１６，５．３】孙长帅．地铁车站施工对既有临近地铁站的保护要点『Ｊ】．建筑工程　护桩，最北侧部分桩顶标高为一１２．２００ｍ的支护桩由于一期土方开　【技术与设计。２０１５，８．　挖无施工作业面，需要先进行回填创造支护桩施工作业面。　４．２．４．６每层土方开挖时，先放坡挖除中间的土方，然后再按顺　序分层、分块，且对称跳挖，以确保基坑及地铁区间隧道的安全。土　方挖运时，每层土方的挖掘深度严禁超过３ｍ，且每挖完一个区域后　须停止挖掘，２４ｈ后结合基坑监测数据决定是否进行下一步土石方　的挖掘。发生异常情况时，应立即停止挖土，回填挖除的该层土方，　并应立即清查原因和采取措施后，方能继续挖土；　４．２．４．７土方开挖应结合桩及锚索施工进行，每层土方应开挖至　锚索标高下０．３ｍ，严禁超挖：　４．２．４．８预留土体的挖运，基坑开挖预留３００ｍｍ厚的土体进行　人工清底，该部分土体按“分层、分区、分块、分段、分时”的原则，利　用“时空效应”，将预留土体限时、对称且平行开挖，每块土体从开挖　至垫层浇捣完毕用时控制在２４ｈ之内；　４．２．４．９基坑严禁超挖，若结构调整，基坑深度变化时应及时通　知基坑设计单位，进行基坑支护调整；　４．２．４．１０地下室主体结构施工完毕后，立即进行结构与支护桩　之间的缝隙回填并分层夯实；　４．２．４．１１尽可能减少基坑挖土对基坑围护结构及地铁结构造成　的不利影响，及时掌握工作情况，确保施工安全，在整个施工中实施　信息化监测施工；　５基坑监测　５．１联合地铁变形监测单位、基坑变形监测单位对地铁变形和　基坑变形的各项监测数据及时进行整理分析，形成监测中间数据。　５．２当地铁或基坑变形数据有超过地铁车站结构变形控制指标　变形预警值时，启动预警程序，暂停基坑开挖施工，必要时可以进行　局部回填，同时通知地铁指挥部、建设单位、设计单位和各有关部