浅谈深基坑工程对邻近地铁的影响分析

摘要：地铁作为一种快捷的交通工具，在大城市得到了迅猛发展。为了更大发挥地铁作用，地铁周边的土地被大规模开发利用。而大型的建筑在实际开发中，深基坑工程的开挖都会对邻近地铁产生影响，在施工过程中如何对邻近地

铁进行保护，是工程的重点及难点。本文根据工程实例，对深基坑开挖对邻近地铁的影响进行分析。

关键词：深基坑工程；邻近地铁；影响

0.引言

随着我国经济的蓬勃发展，人口流向中心城市的趋势越来越明显，特别是经济发达的一线城市，汇聚的人口越来越多，城市交通拥堵问题也日趋严重。地铁作为一种快捷的公共交通工具在大城市得到了迅猛发展，穿梭于城市的高楼大厦之间，已成为市民出行的重要交通工具。为更好的发挥地铁的作用，地铁周边土地一般会被大规模开发利用，规划建设的楼宇越来越高，在实际的开发建设中，建筑物与地铁之间的交集也越来越多。地铁周边建筑深基坑工程施工过程中对地铁的保护成为整个建筑工程的重点和难点，在深基坑工程的前期设计阶段就需考虑对地铁结构的影响进行评估，可采用相关计算软件模拟基坑施工的全过程，找出最不利工况，进而有针对性的加强设计措施，保护地铁的安全。本文通过工程实例对地铁周边深基坑工程对地铁的影响进行分析，總结经验，为类似工程设计与施工提供参考。

1.工程概况

拟建项目为地铁站的上盖物业开发项目，本项目包括高度约248米的超高层塔楼一栋以及地上7层裙房。塔楼采用框架-核心筒结构体系，裙房采用框架结构体系。本项目塔楼下设四层地下室，裙楼下设三层地下室，与地铁站重合部分下设一层地下室。地铁车站为地下两层车站，负一层为站厅层，负二层为站台层，顶板覆土约3.5米，车站主体结构标准横断面为双跨双层单柱矩形结构，在地铁车站设计阶段已经为上盖物业开发预留了条件。与车站连接的区间隧道为盾构隧道，隧道衬砌管片外径6.0 m，内径5.4m，采用0.3 m厚钢筋混凝土管片衬砌，隧道与本项目基坑净距约2.1m，隧道顶部埋深约10.5m。本建筑地下室基坑支护设计采用“排桩+内支撑（锚索）”方案。根据基坑与地铁的平面位置关系及开挖深度，在不受地铁影响范围基坑支护设计采用“排桩+锚索”方案，在邻近地铁不能设置锚索范围，基坑支护设计采用“排桩+内支撑”方案。本项目基坑与地铁关系见图1～3。

图1建筑基坑与地铁关系平面图

图2建筑基坑与地铁关系剖面图

图3建筑基坑与区间隧道关系剖面图

3.基坑工程对地铁结构影响分析

地铁车站两侧的裙房地下室基坑底标高基本与车站站厅层平齐，车站北端设置了物业桩基础，本项目基坑开挖时，预留的物业桩基础起到了抗拔桩的作用，也有利于抵抗车站侧向的偏压力。基坑施工时要求车站两侧土体必须对称开挖，严禁不均衡开挖，以防对车站结构造成较大侧向推力，因此，裙房地下室基坑施工时对地铁车站的安全影响较小。

塔楼地下室基坑与区间隧道最小净距约2.1m，且该段基坑比盾构隧道底还深约1.5m，因此，施工过程中可能存在以下风险：由于基坑正常开挖导致土体向坑内侧向变形，从而导致地铁隧道也向基坑方向变形，结构变形会导致轨道变形，若超过限值将影响地铁的运营安全。

根据本工程的施工工序安排，采用midas有限元软件建立三维模型，进行深基坑工程的三维动态施工过程模拟。模拟深基坑围护结构的施作、土层的分层开挖和支护结构的分层施作；分析深基坑施工过程地铁车站及区间隧道的变形发展过程，确定深基坑施工过程车站及隧道结构的最大变形量、增量和变形总量，籍此分析深基坑施工对地铁区间隧道结构变形的不利影响，并对照区间隧道变形允许值评估地铁的安全性。根据工程风险点的分析情况，对北侧基坑工程实际情况建立三维模型，如图4～5所示。模型中土体采用实体单元模拟；基坑腰梁和支撑构件均采用三维梁单元，其截面形状和尺寸与实际结构相同；基坑围护结构、地铁板墙结构体采用板单元模拟，其截面尺寸与实际结构大致相同。

图4三维整体模型图 图5地铁与基坑工程三维关系图

在地铁两侧基坑严格对称、分层开挖的情况下，地铁隧道最大水平位移计算结果为1.23mm，最大竖向位移计算结果为3.10mm，最大位移均处于车站与隧道接口位置。最不利计算结果如图6～7所示。

图6盾构隧道水平位移云图 图7盾构隧道竖向位移云图

4.基坑施工监测情况

目前，本项目基坑工程已基本施工完成，施工过程中对地铁进行了跟踪监测，最近的监测结果如图8～9所示。地铁隧道最大水平位移为22.2mm，最大竖向位移为6.5mm，最大位移均处于车站与隧道接口位置。

图8.地铁水平位移变化曲线图

图9.地铁竖向位移变化曲线图

5.结束语

根据本建筑基坑工程三维模拟计算理论分析结果与施工现场实际的监测数据对比，理论计算的结果数据偏小。造成两者存在一些差异的原因，一方面是理论计算受模拟计算假设条件所限，不能完全模拟周边实际环境；另一方面是现场实际施工受客观因素影响不能与理论计算的工况一致，如支撑架设，钢筋混凝土结构等强时间等。但从最大风险点的位置及变化趋势上看两者是一致的，模拟计算中的最不利工况与工程实际是吻合的。因此，在地铁周边基坑工程前期设计阶段，采用模拟计算软件对基坑工程的各道工序进行三维动态施工模拟，对保护地铁的安全意义重大。通过模拟计算能找出工程施工过程中的最不利工序及最大风险点位置，从而工程设计人员可有针对性的采取加强设计措施，并对工程施工能提出合理的的施工工序安排，进而减少工程施工对地铁的影响，保证地铁的安全

作者简介：

陈勇（1981-），男，湖南郴州人。2005年毕业于中南大学土木工程专业，本科，工程师，现主要从事隧道及地下工程的设计及研究工作。