建筑深基坑施工对临近地铁车站的影响分析

2015-07-21曾宗强

科技与创新 2015年12期

曾宗强

摘要：随着城市建设的不断发展和地铁交通项目迅速兴建，地铁沿线的土地开发项目不断增加，大量新建的建筑深基坑工程位于地铁站附近或在地铁保护的范围之内，因此，地铁车站道会不可避免地受到工程建设的影响。结合某临近地铁车站的建筑深基坑工程的施工和监测，研究了建筑深基坑施工对临近地铁车站的影响。

关键词：深基坑施工；地铁车站；围护结构；基坑

中图分类号：TU753 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.090

近年来，随着地铁工程建设规模越来越大，地铁线路所覆盖的地区也越来越大。越来越多的新建建筑深基坑工程位于既有地铁车站的保护范围内，基坑施工不可避免地影响了地铁车站的受力平衡，出现应力重分布现象，引起地铁车站的内力变化和变形。因此，必须重视临近地铁车站的建筑深基坑施工对地铁车站的影响，准确评价基坑施工对地铁车站的影响，以保证地铁车站的安全。

1 工程背景

1.1 工程概况

本文研究的建筑深基坑是某软土地区的地下二层车库工程，其北侧1倍基坑深度范围内有已建成的地铁车站。本工程长248 m，宽约63 m，呈长方形，基坑开挖深度约为10 m。本工程北侧对应的地铁车站底板的埋深约为19 m，车站局部外扩的站厅层底板埋深约12.6 m。为了有效控制地铁车站变形，基坑北侧采用800 mm厚的地下连续墙围护结构，其余部位采用钻孔灌注桩加高压旋喷止水帷幕围护结构。地下连续墙的插入深度约为24 m，钻孔灌注桩的插入深度为23 m，基坑内设有2道钢筋混凝土桁架支撑。基坑北侧坑底采用3轴搅拌桩裙边加固，加固宽度为6 m，深度为6 m。根据时空效应，基坑设置的4道封堵墙将大基坑分为5个小基坑，先施工1，3，5号基坑，再施工2，4号基坑。

1.2 地质情况

1.2.1 工程地质条件

拟建场地属典型的软土地区，广泛分布厚层状软土，具有天然含水量大于液限的特点，天然孔隙比>1.0，压缩性高、强度低、透水性低，主要由①3、②1、②2层灰色淤泥或淤泥质黏土组成，积累厚度为11～14 m。

本基坑围护结构涉及的土层有：①1杂填土层、①2黏土层、①3淤泥质黏土层、②1淤泥层、②2淤泥质黏土层、③1粉砂层、③1a含黏性土粉砂层、④1含砂粉质黏土层和④2粉质黏土层。其中，本工程基坑主要位于②1淤泥层，地下连续墙和钻孔灌注桩底主要位于④2粉质黏土层。

1.2.2 水文地质条件

1.2.2.1 孔隙潜水

拟建场地浅部地下水主要为孔隙潜水，主要赋存于表部填土及其下伏的黏土和淤泥、淤泥质土中，潜水位变幅一般在1 m以内。

1.2.2.2 孔隙承压水

孔隙承压水主要为浅层微承压和第I层孔隙承压水组。浅层微承压主要赋存于③层含黏性土粉砂或粉砂层中，静止水位测压标高在1.24～1.45 m，渗透系数一般在2.19×10-4～5.44×10-4 cm/s；第I层孔隙承压水组主要赋存于⑤3、⑥2a、⑧层砂土中，静止水位测压力标高约0 m，平均渗透系数约30.5 m/d。

2 基坑施工对地铁车站的影响

基坑开挖过程即基坑周边土层荷载卸载的过程。土层荷载卸载引起坑底土体产生向上隆起、基坑围护结构侧向变形和基坑周边地层移动，进而导致地面沉降和坑外地铁车站变形。

2.1 地铁车站垂直位移变形分析

本基坑施工过程中，对地铁车站进行了全面监测，图1为3号基坑第一层土开挖完成和第二层土开挖完成工况下地铁车站右线的垂直位移累计变形曲线图。

图1 第一层土开挖完成和第二层土开挖完成地铁右线累计沉降曲线

由图1可以看出，车站右线大部分表现为抬升。第一层土开挖完成后，地铁整体上升变形趋势基本已形成，第二层土开挖后变形加大；地铁车站与区间隧道连接处的抗变形能力较差，最大累计沉降量达-3.5 mm，为沉降最大区域。

2.2 地铁车站水平位移变形分析

图2为3号基坑第一层土开挖完成和第二层土开挖完成工况下地铁车站右线水平位移累计曲线图。

图2 第一层土开挖完成和第二层土开挖完成地铁右线水平位移曲线

由图2可以看出，地铁车站向基坑方向位移，区间隧道位移量略大于车站位移量。具体表现为：第一层土开挖完成后，地铁右线车站和隧道均向基坑方向偏移，偏移量较小，在1.2 mm左右；第二层土开挖完成后，地铁向基坑方向偏移量增加较大，最大变形达到3.7 mm。

3 结论

基坑开挖期间，由于基坑会卸载大量土体，坑底隆起，进而造成地铁车站向基坑方向偏移、车站抬升和隧道下沉，该阶段是地铁变形的主要阶段；根据时空效应，将大基坑分成几个小基坑，分段分层开挖是控制地铁车站变形的有效手段。