地铁项目基坑支护工程设计与施工

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摘要：轨道交通在规划上往往具有前瞻性，因此不少新建项目基坑紧靠地铁线路和站台，加上部分房建项目对地下室边界和用地红线控制十分饱满，基坑支护设计和施工对保障基坑安全和地铁线路安全至关重要。设计和施工期间对地铁线路和基坑安全的保护是地下部分的重难点。基于此，以近地铁项目的基坑支护工程设计和施工为研究对象，通过方案论证和现场监控等手段，对比分析影响。研究结果可为今后的工程提供施工关键技术和参考。

关键词：基坑工程；地铁项目；轨道保护

目前，以地铁为主的城市轨道交通不断发展，为市民带来高效、便捷的同时，逐步覆盖了整个城市的地下空间[1]。不少新建项目往往面临着与地铁线路或站台邻近的情况，为了保证新建工程施工期间对地铁线路的影响受控，本文以苏地2017-WG-04号地块项目与江苏省苏州市轨道交通4号线张庄站为例，对软土地基范围内已运行车站一侧基坑开挖的情况进行分析。

1工程概况

江苏省苏州市轨道交通4号线张庄站为全线的倒数第2站，为地下双层岛式车站，位于苏州市相城区文灵路与蠡方路路口南侧，于2017年4月15日投入使用。苏地2017-WG-04号地块项目东侧为已运营的苏州轨道交通4号线，项目北侧基坑正对着轨道交通4号线张庄站，北侧基坑在轨道上投影总长为268.30m，其中车站长度为190.00m，隧道长度为78.30m。南侧基坑在轨道上的投影总长为120.00m，均为隧道结构。两基坑在轨道投影的间距约45.00m。本项目北侧基坑东侧边线距离轨道交通4号线张庄站北侧隧道结构最近距离为13.60m，距离南侧隧道结构最近距离为34.50m，距离车站主体结构最近距离为5.20m，距离1号出入口最近距离为8.40m，距离4号出入口最近距离为13.60m。南侧基坑东侧边线距离轨道交通边线最近距离约17.9m。整体开挖深度在5.05～5.75m。

2工程地质与水文地质

拟建地块所在的苏州市相城区，地貌单一，为第四纪松散沉积物组成的堆积平原地貌，场区内地势平坦。基坑内土层由上而下依次为：①1杂填土、①2素填土、①3淤泥、②黏土、③粉质黏土、④粉土夹粉质黏土、⑤粉质黏土、⑤1粉土、⑥黏土、⑦粉质黏土、⑧粉质黏土、⑧3粉砂、⑨粉质黏土与粉砂互层、⑩粉质黏土。各土层物理力学性能指标如表1所示。场地内地下水主要为潜水及微承压水。（1）潜水主要赋存于浅部填土中，其水量一般不大，与邻近的河水有一定的水力联系，该类型地下水系直接通过大气降水和地面渗入补给，通过蒸发、侧向径流排泄。勘察期间，钻孔内地下水稳定水位标高一般为1.30～1.44m，初见水位与稳定水位一致。（2）微承压水主要赋存于④粉土夹粉质黏土和⑤1粉土层中，该含水层在整个场区内分布较广，厚度较大，水力联系性好，赋存的水量较大。微承压水除有较小部分为潜水垂直渗透补给外，主要受远处较深河流的侧向径流补给，与河水间存在一定的水力联系，水位与河水位基本规律地同步升降，但其幅度较小，时间稍有滞后，微承压水位常年略低于当地河水位，年变化幅度1.00m左右。勘察期间通过套管隔水实测得微承压水稳定水位标高在0.90m左右，其初见水位一般为-9.00～-3.50m。

3基坑围护结构设计

通过搜集资料，发现轨道施工采用地下连续墙围护设计，且已经实施。结合本项目地勘情况，开挖深度，地下室施工周期等因素，并综合安全性、经济性，确定灌注桩+三轴止水帷幕+冠梁压顶的围护设计形式。基坑东侧位于轨道交通4号线保护区范围内。北地块采用钻孔灌注桩，后排每隔4.50m增设一根Φ700mm的灌注桩，桩长11.10m。南地块采用钻孔灌注桩围护形式，桩长12.60m。通过将地下室外墙紧贴基坑围护结构，基础底板第一时间换撑，从设计上减少基坑暴露时间，降低安全风险。

4基坑施工阶段对轨道保护措施

本工程在施工前通过组织设计、施工方案论证，明确在基坑施工前后过程中，对轨道和站台的保护措施，主要如下。（1）沿轨道交通一侧的围护结构施工之前，应设置测斜管等监测点，实施监控围护结构施工对轨道交通的影响，并动态调整施工方案[2]。该侧应严格控制围护结构施工速度，施工速度应根据监测结果数据调整。（2）沿轨道交通一侧基坑应严格分块开挖，及时支撑，确保控制到位。（3）加强监测，进行信息化施工，轨道交通区域做好跟踪监测，并根据监测结果及时调整施工顺序。（4）加强围护桩施工质量控制，确保围护体的刚度及止水性能，满足设计及规范要求，达到控制围护结构的侧向变形的要求

4.1基坑保护要求

基坑东侧临近已运营的轨道交通4号线盾构区间隧道及张庄站，对围护结构变形控制要求较高。苏州轨道交通基坑变形控制保护等级标准如表2所示。按照设计方案要求，轨道交通4号线区间隧道保护区范围内基坑变形控制保护等级为二级。变形控制标准为：变形控制等级标准为二级，地面最大沉降量＜40mm，围护结构最大水平位移＜50mm。

4.2基坑监测措施

（1）前期准备。轨道侧基坑监测工作包括方案评审、材料准备（仪器设备、监测棱镜、通信设备、供电设备等）、设备场外调试、办证等相关工作。（2）监测全面实施轨道侧的主要工作为轨道交通结构监测点布设、影像资料采集、初始值采集、轨道交通与在建项目之间的环境监测点布设等相关工作。（3）监控量测工作。对各类建设项目监测点进行布设，对已经完成布设的监测点进行数据采集、数据处理及分析工作。（4）监测总结（项目结束后1个月）。对基坑、轨道交通和周边环境监测的各项数据进行监测总结。针对监测异常数据，第一时间通知到项目参建各方，按照应急预案执行应急措施。

4.3围护桩对轨道交通的保护措施

鉴于轨道交通工程的重要性，其一旦受损，造成的社会影响与经济损失将十分严重。根据优化设计方案、基坑施工对轨道交通安全性评估报告的要求，由于基坑工程开挖较深，且临近在运营的轨道交通4号线盾构区间隧道，为控制已建盾构区间隧道的水平变形使其能达到轨道交通保护标准要求，本基坑临近轨道交通侧围护结构刚度较大，施工时要保证该侧围护结构质量，并保证加固效果。本基坑工程围护结构靠近轨道交通侧有灌注桩、三轴水泥搅拌桩止水帷幕等多种形式。施工过程中应注意组织好施工步序，避免围护结构施工时给区间隧道造成不利影响。

4.4土方开挖对轨道交通的保护措施

（1）盆式开挖、四周留土。基坑施工采用盆式开挖、四周留土的方法。每层土方开挖时，四周预留宽度为10.00m左右的土方，将其作为应力缓冲区，以减少对周边环境的影响。特别是在东侧的轨道交通区间隧道作业时，先放坡挖除中间的土方，然后再按顺序分层、分块，且对称地挖除预留土方，目的是尽快形成对撑及十字对撑，以确保基坑及地铁区间隧道的安全[3]。（2）预留土体的挖除措施。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[4]。按照后浇带位置，每段长度≤30m，分段分层开挖，每层开挖深度≤2m，临时边坡坡度≤1:2，坑底30cm土方使用人工修底，垫层在开挖后8h内浇筑，并浇筑至围护边。每块土体从开挖至坑底到基础底板施工完在15d内完成，轨道交通保护区内在5d内完成。

4.5地下管线保护措施

对于地下管线，在施工前已经过调查和探测，并出具基坑周边管线图。为防止管线损坏引起危害，施工前应准备并做好管线标识。根据基坑周边管线图，本工程周边管线含有DN400饮用水管道、移动光纤、DN400-1200雨水管道、天然气管道等。施工期间注意对基坑顶部管线的保护。

5结语

本文结合苏州轨道交通4号线张庄站一侧2017-WG-04号地块项目基坑设计、施工、监测全阶段情况，分析得出以下结论。（1）项目基坑距离地铁轨道和站台较近，基坑设计、监测、施工必须合理制订方案，组织进行专家论证，满足轨道和基坑安全、稳定，多角度保障基坑和轨道安全。（2）利用自动化监测技术，密切关注基坑变形和轨道变形情况，通过分段、分层开挖，利用时空效应减少基坑土体变形，控制轨道安全。（3）充分考虑施工难度，组织足够的劳动力，尽可能将基坑侧基础底板和传力带施工完成，形成底板换撑，从而保障基坑和轨道安全。

参考文献：

[1]潘星羽.地铁车站深基坑开挖施工过程对周边环境的影响研究[D].长沙:长沙理工大学,2013．

[2]胡诗韬,张波路,席均.单侧基坑施工对邻近轨道交通隧道结构安全影响分析[J].路基工程,2015(2):122-125,130．

[3]江智鹏.基坑开挖方式对轨道交通结构变形影响分析[J].铁道工程学报,2019,36(6):86-90.

[4]赵刚.大型基坑开挖对相邻轨道交通车站和线路影响的监护研究[J].建筑施工,2007,29(8):577-578,583.

作者：宋文皓 邵珠令 李纲 吕金刚 李伟功 朱立强 单位：中建八局第二建设有限公司上海公司