地铁深基坑施工对邻近高压铁塔的影响

张 荣

(重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司，中国 重庆 400051)

1 引言

随着城市地下空间的广泛开发和利用，深基坑开挖对邻近建构筑物的影响已经成为一个十分重要的课题。本文以重庆轨道交通六号线二期向家岗站工程为例，研究地铁深基坑施工对邻近构筑物的影响。

2 工程概况

向家岗站基坑开挖深度17～27 m，宽度48～73 m，采用土钉墙、排桩式预应力锚索挡墙和肋柱式锚杆挡墙等方式进行支护。基坑开挖影响范围内有110 kV高压铁塔05和04号两处(见图1)，铁塔参数见表1。

图1 高压铁塔与基坑平面关系Fig.1 Relationship of high voltage tower and foundation pit

表1 高压铁塔参数Table1 Parameter of high voltage tower

3 基坑支护方案

05号铁塔上覆土层厚度7.5 m，下伏基岩为厚层砂岩、砂质泥岩。基坑开挖深度28.89 m，采用土钉墙与排桩联合支护，土钉采用Φ42钢花管，长10 m，孔径100 mm，间距1.5 ×1.5 m 梅花型布置;排桩采用Φ1.5 m旋挖桩，间距3.5 m，预应力锚索孔径150 mm，竖向间距2.5 m，水平间距3.5 m，采用6 束Φs15.2预应力钢筋。支护断面见图2。

图2 05号铁塔基坑支护Fig.2 05#tower and foundation pit timbering

04号铁塔覆土层厚度约30 m，下伏基岩为厚层砂岩、砂质泥岩。基坑开挖深度19 m，采用土钉墙支护，分两级放坡。上级坡高9 m，下级坡高10 m，坡率均为1∶0.65，两级坡间采用1.5 m宽平台连接。土钉采用φ42钢花管，长13 m，孔径100 mm，间距1.2×1.2 m梅花型布置。支护断面见图3。

图3 04号铁塔基坑支护Fig.3 04#tower and Foundation pit timbering

4 基坑开挖对铁塔的影响分析

本工程采用MIDAS-GTS有限元软件模拟基坑开挖对高压铁塔的影响，定量分析地铁深基坑施工对两高压铁塔的影响。

4.1 05号铁塔基坑开挖数值模拟

05号铁塔为转角塔，塔顶有附加水平力250 kN，该处地质参数见表2。

表2 05号铁塔地质参数Table2 05#Tower geological parameters

该处仅表层7.5 m回填土，下伏基岩强度较高。基坑开挖过程中，铁塔以水平位移为主，本文仅对基坑开挖引起的铁塔水平位移进行分析，详见图4。

从图4可以看出，基坑开挖过程中，铁塔最大位移发生在塔底，最大水平位移30.04 mm，基坑开挖对05号铁塔影响较小。

4.2 04号铁塔基坑开挖数值模拟

04号铁塔为直线塔，该处地质参数见表3。

表3 04号铁塔地质参数Table 3 04#Tower geological parameters

04号铁塔处回填土较深，基坑开挖过会引起铁塔较大的变形。基于此，分4步开挖模拟基坑施工对铁塔的影响，施工过程引起的水平位移详见图5，竖向位移详见图6。

图5 施工过程中引起的水平位移Fig.5 Horizontal displacement in construction

图6 施工过程中引起的竖向位移Fig.6 Vertical displacement in construction

从图5和图6中可以看出，基坑开挖过程中，铁塔位移持续增大，塔底最大水平位移18.2 mm，铁塔桩基底最大水平位移48.3 mm，铁塔最大竖向位移10.9 mm。基坑开挖对04号铁塔影响较大。

5 铁塔加固措施

根据《电力设施保护条例》和高压铁塔产权单位的要求，本基坑工程开挖引起的铁塔变形不能超过20 mm。通过数值分析可以看出，基坑开挖引起的05号和04号铁塔变形均大于此标准，所以必须对高压铁塔采取措施进行加固。由于05、04号铁塔所处的地质情况、基坑开挖深度、基坑支护方式以及基础形式均不相同，故对两铁塔采取不同的专项措施进行加固。

5.1 05号铁塔加固措施

05号铁塔最大变形30.04 mm，稍大于变形限值。本工程采取如下措施对铁塔进行加固:①上部土钉墙支护段，利用φ42钢花管对松散回填土注浆，以改良上部回填土力学参数，浆液固结后通过现场试验测试土体参数达到黏聚力c＞15kPa，内摩擦角φ＞30°时方可实施下一步开挖;②排桩采用机械成柱以减小对岩土体的扰动，且严格执行跳桩施工，桩体稳定后分步开挖基坑，及时分批次张拉预应力锚索，严格控制基坑变形;③加强对高压铁塔的监控量测，如铁塔变形速率过快和累计变形大于15 mm，即采取补张预应力锚索等措施进行控制。

5.2 04号铁塔加固措施

04号铁塔最大竖向位移10.9 mm，最大水平位移48.3 mm，大于变形限值较多。对4号铁塔加固措施如下:①基坑开挖前，对铁塔周围10 m范围内采用袖阀管进行地表注浆，注浆管间距2×2 m，注浆深度20 m，采用水泥－水玻璃双液浆;②基坑开挖过程中，利用土钉φ42钢花管对松散回填土进一步注浆加固;③基坑开挖过程中采用人工或机械切割的施工方法，避免大型机械设备或者其它因素对于铁塔和岩土体的破坏与扰动;④加强监控量测，如铁塔变形速率过快和累计变形大于15 mm，即施作预应力锚索等措施进行补充加固。

6 结论

1)监测数据显示基坑施工过程中，高压铁塔变形满足要求，高压铁塔加固措施合理可行。

2)05号铁塔处，基坑开挖深度达28.89 m，土钉墙与排桩联合支护方式，仍能严格控制基坑变形。

3)两铁塔处回填土注浆加固，对改良土体力学参数，控制基坑变形和维持基坑稳定，是一种可行的措施，但注浆量不易控制。

［1］熊智彪.建筑基坑支护［M］.北京:中国建筑工业出版社，2008.

［2］JGJ 120—99建筑基坑支护技术规程［S］.北京:中国建筑工业出版社，1999.

［3］龚晓南.深基坑工程设计施工手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，1998.

［4］刘国彬，王卫东.基坑工程手册［M］2版.北京:中国建筑工业出版社，2009.