地铁保护区深基坑施工的地铁保护措施探析

辛明辉,宋发文,唐海波,武子涛,陈磊

关键词：地铁保护区；深基坑施工；保护措施

引言：随着城市的不断发展，为了有效的利用土地和空间，在向上的同时，建筑物也在不断的向地下发展，由此各种的深基坑也不断涌现。深基坑施工是一项复杂工程，尤其是一些靠近地下轨道交通，周边环境复杂的深大基坑。近地铁深基坑施工保护措施旨在通过科学规划、合理设计和稳妥实施来确保在施工过程中对地下轨道线路、站点以及周边建筑物和环境产生的影响最小化，不会造成危害。

一、地铁隧道受基坑开挖影响

对于大部分基坑工程，降水会引起基坑周边地下水位下降。根据有效应力原理，当孔隙水压力消散时，土体的有效自重应力会增加，进而导致隧道下沉。此外，降水深度越深，有效张力越高，沿运河的附加张力越大。沿隧道护罩的垂直位移主要取决于开坑和沉积物荷载，在隧道会聚变形的情况下，隧道表现出垂直压缩和水平拉伸的趋势，类似于鸭蛋的行为。由于软土的横向压力系数一般小于1，由于隧道中心线上的水平力小于开挖前的垂直重力，开挖后的水平应力减小，垂直应力不变，进一步加剧了隧道沿线鸭蛋形椭圆形变形，隧道会聚变形相应增加，近年来，开挖和铺设等工程也相应增加了现有和附近地铁结构的会聚变形。关于区域控制措施的影响，文献中有很多讨论，但关于降水对地铁附近结构变形的影响的研究很少，而在地下水位高的区域挖掘基坑时，应采取降水措施以确保稳定性，强降水可能导致外周土壤堆积，结构（结构）在高度附近变形（例如，地铁结构）可能导致沉积物引起的降水量大于开挖和超载引起的降水，对于雨水对环境的影响，一些科学家进行了从现场试验到理论分析的研究，但对周围现有地铁隧道的影响仍然很小。

二、施工难点

1.地铁保护要求高

地铁防护等级1，考虑到地铁防护结构变形较大，承受额外变形荷载的能力极为有限，地铁保护：①地铁保护区范围内基坑施工方案报地铁公司，经审核批复后实施。②地铁侧围护施工严格按照设计要求的施工顺序进行施工，确保围护的施工质量，严格控制地铁侧施工荷载，减少重型车辆在上方行驶。③土方开挖采用“跳坑法”施工，遵循分层分块、限时支撑、先撑后挖的原则。④成立数据监测小组，对开挖过程中监测数据及时分析并上报。必须采取紧急保护措施，以确保车站结构和地铁运行的安全。

2.周边环境复杂

具有高环境要求的项目位于城市保护区、住宅和在建项目的中心。因此，减少矿坑施工对周围建筑物变形的影响、周围建筑物（尤其是旧保护结构）的结构安全以及地下管道的保护也是项目施工的优先事项。

3.施工场地狭小

如何通过施工过程监控和信息管理来管理施工，确保地铁站的安全运行，保护周围建筑物和地下管道，确保深基坑施工正常平稳，降低项目成本也是项目施工中非常重要的技术问题。

三、地铁保护区深基坑施工的地铁保护措施

1.隧道监测和基坑监测

在工程邻近开工前进入隧道，进行隧道原始状况及监测数据确认，以及受本项目基坑影响的隧道平行距离范围内的管片情况排摸，同时做好自身基坑的监测工作，在满足监测规范的基础上增加监测点位，隧道沉降的每日监测数据，对收集的数据和基础坑本身的监测数据进行全面分析，为基础坑施工的所有阶段提供准确的安全数据支持。

2.支护结构选取

选择深基坑支撑结构以满足工程要求，为了确定最适合深沟支撑工程的支撑结构，需要从多个角度进行综合分析和考虑，当施工区域的地质条件更好时，钉墙可以用锚等形式支撑；施工区地质条件差，地下连续墙；它可以由重力挡土墙等形式支撑，当施工区地下水位较低时，不需要具有密封功能的支撑结构，当施工区域的地下水位较高时，应使用具有密封功能支撑结构，否则应采取其他密封措施，周边施工现场为了做到这一点，开放式施工现场将对基础坑的支撑结构进行更大的改变，在深基坑施工过程中，全面分析多个基础坑的位置和高度，将几个基坑的支护桩联合在一起,形成一个共同的受力体系,在桩间可以使用旋喷桩对基坑实施防水操作。

3.制定开挖方案

一般来说，深基坑施工属于地下工程，由于地理位置包含许多地下管道，基础可能不稳定，因此在挖掘深基坑时，不仅要采取有效的支撑措施，还要通过某些方式检查工程的安全性和可靠性。因考虑到开挖边坡稳定性这一问题,我们应当使用钻孔桩与钢板桩相结合的围堰施工的方法,这项方法具体内容包括：第一步就是建设钻孔桩。其必须满足相应的应力要求，但结构必须控制在一定的强度范围内。同时，为了控制好钻孔桩的桩间径和桩直径之间的距离,采用钢护筒跟进至岩面,以防止钻孔过程出现塌孔而造成失稳，此外，还制作了钢围栏，钢桩通过梁的施工必须具有一定的规律性，要按照规定的施工顺序进行，不能错过所有过程，相应的施工顺序如下：施工前做好充分准备，下一步是安装和施工样品的位置，基础开挖完成后，要设置内部钢板支架，施工过程应按规定顺序进行，最后阶段应进行适当的排水和密封工作，也不会出现渗水和漏水的情况,进行基坑设计深度的开挖,并对相应的支撑进行安装,然后把底部用混凝土进行密封,之后开始承台施工,围堰施工也就完成了。

         

图1 地铁深基坑开挖流程图

4.土方施工地铁保护

（1）一旦支撑混凝土强度达到设计要求，就可以挖掘一层土壤，混凝土强度应根据两个指标确定：在相同条件下，维护单元强度和现场回声测深仪确定的强度。（2）土方开挖应用“时空效应”原理，严格实行“分区、分层、分段、限时、对称、均衡”的原则，开挖过程中尽量缩短基坑无支撑暴露时间。在开挖过程中，在不支撑基础坑的情况下，严格遵守尽量减少暴露时间的原则.

5.降水地铁保护

基坑中的沉积物应根据实际情况进行，地铁结构的变形应得到控制；采用坑内明排为主，降水为辅的降水方式。坑底设置排水沟，基坑底部设集水井以汇集坑底排水沟排出的地面水和地下水，间距约按每30m设置一个。基础支撑结构采用支撑桩+高压螺旋桩形成水膜，在施工过程中严格按照图纸进行，加强质量控制，确保水膜的安全性和效率。开挖前做降水试验验证围护体系是否密闭，是否达到隔断基坑内外地下水的要求。

6.基础结构施工阶段的地铁保护

开挖主要设计标高后，应尽快建造结构基底，以防止由于基础过度暴露导致引起基坑土体隆起变形加大，从而导致地铁结构竖向变形值超限，尤其是在地下侧开挖地面时，铺设速度必须加快，开挖时间不得超过8小时；铺设应注入支撑桩，支撑更换应严格按照设计要求进行，内部支撑施工完成，地下室支撑结构和面板的设计强度（临时支撑）可移除。面板支架（临时支架）应分层建造，内部支架应分层拆除，不违反设计要求。起重设备将分段混凝土支架从工作表面提升，用自卸车将其运输至现场外，然后用镐或压缩机将其破碎，并将废物运至指定地点进行集中处理。

7.基坑回填阶段的地铁保护

采用素土分层压实，严格控制压实因子逐层压实，严格禁止混合填埋或垃圾填埋，建议使用优质防水胶带，拆除地下外墙模板后及时插入后续工艺，地下外墙层分阶段施工，缩短回填周期，基础坑的稳定性进一步提高。

四、结语:

既有地铁隧道变形最大的部位发生在离基坑中部最近断面，并沿隧道纵向的两端方向，呈现出逐渐减小的趋势，当现有隧道一侧开挖时，隧道路面的水平位移表明路面接近开挖侧，垂直变形表明路面显著增加。且隧道衬砌的竖向位移远大于水平位移。在地铁隧道附近进行的基坑开挖时，其最大变形值均超出规范允许值，必须通过提高支护结构刚度，对坑底土体进行适当的预加固等措施，增大土体的刚度，来减小对地铁隧道的扰动，进行实时监测，并及时反馈监测数据，指导现场施工，保证隧道的安全稳定性。

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参考文献：

[1]许焕辉.地铁保护区深基坑施工的地铁保护措施探析[J].安徽建筑,2020,27(11):171-172.