多基坑同时施工对相邻地铁线路的叠加效应影响及控制措施

蒋志珍

多基坑同时施工对相邻地铁线路的叠加效应影响及控制措施

蒋志珍

（上海申通地铁集团有限公司，201103，上海//工程师）

随着城市建设步伐的加快，不可避免地会出现邻近地铁线路的多个基坑同时施工的情况。为确保既有地铁线路结构及运营安全，有必要研究邻近地铁线路的多个基坑同时开挖对地铁线路结构产生的叠加效应。上海长泰国际广场项目和浦东软件园三期A1地块综合商业配套项目分别位于上海轨道交通2号线金科路站两侧，两个项目的基坑同时施工，对比分析了施工阶段对桩基、围护、加固、基坑开挖、地下室回筑等进行监测的数据，在此基础上分析了邻近基坑开挖对2号线金科路站车站及附近隧道结构变形的叠加效应，并制定了有效的监护方案及防护措施。

多基坑施工；叠加效应；结构变形控制

地铁作为城市重要基础设施，其规划建设极大地带动了沿线周边地块的开发［1］。在一些城市中心地区，由于作业面狭窄、施工场地受限，地铁沿线建设项目基坑同时施工会对地铁结构产生叠加影响。通过对监测数据进行分析，及时判断地铁结构受到的叠加影响，进而采取有效措施减少地铁结构变形，具有非常重要的现实意义。目前对基坑同时开挖对地铁结构产生叠加效应的研究较少［2］，本文以邻近上海轨道交通2号线金科路站的上海长泰国际广场和浦东软件园三期项目同时施工为研究对象，分析邻近基坑开挖对地铁结构和周边环境的叠加影响，以期为制定有效的地铁监护方案提供借鉴。

1 工程概况

上海长泰国际广场与浦东软件园三期分别位于上海轨道交通2号线金科路站的北侧和南侧（见图1）。长泰国际广场施工工期为2011年3月—2013年5月，地铁监护工期26个月。该项目拟与金科路站的4号预留出入口开发结合，地铁通道及接收井侧墙约100 m，通道外包尺寸宽6.9 m，高4.2 m，顶管工作井外包尺寸为11.7 m×11 m，采用SMW工法围护，底板绝对标高-6.0 m。长泰广场项目为地下2层、地上3-4层的框架结构，基坑深9.6 m，Φ800钻孔桩桩基，双轴搅拌桩加固，Φ900钻孔桩围护，钢筋混凝土支撑二道，顺作法基础盆式开挖。

浦东软件园三期A1地块综合商业配套项目施工工期为2011年5月—2012年10月，地铁监护工期17个月。该项目水平距金科路站11 m（其中南侧需开门洞4 500 mm ×600 mm），为地下2层、地上5～12层的框架剪力墙结构，基坑深11～12 m，Φ700～Φ800钻孔桩桩基，暗墩裙边加固，800 mm厚地下连续墙围护，支撑三道（一道混凝土、二道钢管），顺作法基础明挖开挖。

图1 监护现场位置示意图

根据两个项目的工期安排可以看出，在长泰广场项目开工两个月后，浦东软件园三期项目即开始施工建设。尽管长泰广场基坑围护结构外边线与金科路站主体结构净距约49 m，但其项目总用地面积82 321 m2，建设总量包括五栋 11层的办公塔楼（1～5号楼）和 2-4层的商业广场（6～16号楼），建筑高度 49 m。本项目基坑开挖面积较大，开挖施工虽然邻近2号线安全保护区外边界，但由于车站南侧的浦东软件园三期项目紧接本项目进行基坑开挖，且两个项目施工工期都较长，考虑到两个项目基坑施工会对2号线结构造成叠加效应，可能导致车站变形加大，因此，地铁监护人员需密切联系两个项目的建设施工单位，细化施工计划，合理安排施工顺序。

2 监护措施落实情况

2.1 监护要求

由于缺乏邻近基坑同时开挖对地铁运营线路影响的经验借鉴，因此在监护过程中督促施工单位严格按照经审查的施工组织设计进行施工。根据本工程的施工特点及相关规范，必须将各施工阶段导致的地铁结构设施的变形控制在允许范围内（见 表 1）。

表1 地铁结构变形量控制范围 mm

2.2 监测内容

监测方式：综合考量两项目并全程跟踪监护监测。

布点原则：人工和自动化监测，采用每 5 m布设1个监测点。

监测点布设情况：长泰广场项目，监测地铁通道及接受井侧墙人工沉降的监测点 21个、监测地铁通道及接受井侧墙人工位移的监测点 21个、监测车站道床的监测点 50个。浦东软件园项目，简称道床沉降的监测点 61个，监测隧道收敛的监测点 104个。布设了静力水准仪 98台和全站仪专用棱镜97只，复核验算时增加一项基坑的咨询分析及复核。

3 数据分析

每一个基坑开挖都会对地铁线路及周边环境产生影响，地铁结构变形则是两个项目施工对其影响的叠加。考虑到长泰广场基坑距离地铁线路相对较远，监护数据具有一定的稳定性，且其施工周期涵盖浦东软件园三期项目工期，因此，通过分析长泰广场项目对应金科路站道床50个监测点的监护数据变化来研究叠加效应。

3.1 桩基、围护、加固施工阶段

监测日期 为 2011年 9月 27日—2011年 12月 13日。通过数据分析可以发现，车站的垂直及平面位移在本阶段总体趋势平稳，仅上行线变化整体呈上抬趋势，变化量较小，但过街通道垂直位移却变化较大（见图2）。经过筛选发现，原因是加固施工时恰逢台风天气来临，施工单位没及时采取相应的防范措施，致使通道内发生漏水，导致无法进行结构确认，对车站运营带来安全隐患。现场监护要求建设施工单位进行及时封堵，以确保车站运营安全。

由于连接通道内进水，监测日期进行到 2011年12月 13日停止。垂直位移平均累计变化量为 0.3 mm，累计变化量最大值是 A4监测点，为-7.1 mm。从图2可以看出，桩基围护施工阶段，连接通道A4、A9监测点数据变化趋势急，且幅度大，其他点位变化比较平缓。

3.2 基坑开挖直至底板施工阶段

监测日期 为 2011年 7月 12日—2012年 4月20日。监测结果如图3、4所示。通过数据分析可以发现，车站平面位移总体趋势平稳，个别监测点变化量略大。车站垂直位移，上行线平均累计变化量为 7.0 mm，累计变化量最大值发生在监测点 20，为 12.7 mm；下行线平均累计变化量为 7.4 mm，累计变化量最大值发生在监测点20，为 12.1 mm。根据图3、图4可以看出，基坑开挖过程中，上下行变化都较大，上抬趋势比较明显。

图2 长泰国际广场项目工程监测垂直位移变化量曲线图（连接通道）

图3 基坑开挖过程中地铁上行线变形趋势

图4 基坑开挖过程中地铁下行线变形趋势

经过核实，由于长泰广场项目延期开工，导致以前制定的两个项目基坑错时开挖监护方案没有得到执行，且未进行及时沟通，于是出现了地铁结构两侧的项目同时开挖、地铁南北同时卸载、地铁结构明显上抬等问题。如果不立即采取有效措施后果不堪设想。现场监护分析监测数据后，采取了如下处理措施：①多次组织两个项目的建设施工单位召开会议，确定责任主体和后续治理措施，重新优化两个项目的施工方案。② 经过校核发现，长泰广场项目工地大门正是对应地铁变形较大的位置，所有进出该项目工地的重载车辆也均需经过此段区域，且由于道路标高抬高，工地内场地也已相应抬高处理，导致基坑坑边超载加剧，这也是造成围护结构变形超标的重要原因之一。为此，现场监护要求长泰国际广场项目的施工单位改变工地大门方向，以减少对地铁结构的荷载叠加影响。③ 浦东软件园三期项目施工方案保持不变，目的是让积压的荷载逐渐降低，防止荷载突发卸载加大基坑开挖的侧向压力，进而导致地铁结构发生倾斜。

3.3 地下室回筑阶段

监测日 期 为 2012年 4月 27日 —2012年 11月9日。监测结果如图5、6所示。由图5和图6可以看出，由于及时采取了处理措施，地下室回筑阶段车站平面位移总体趋势平稳，且变化稳定；车站垂直位移上下行变化趋缓，但总体仍呈上抬趋势。

图5 地下室回筑阶段地铁上行线变形趋势

图6 地下室回筑阶段地铁下行线变形趋势

3.4 地面结构施工阶段

图7 地面结构施工阶段地铁上行线变形趋势

图8 地面结构施工阶段地铁下行线变形趋势

监测日期为 2012年11月 16日—2013年8月2日。监测结果如图7、8所示。由图7和图8可以看出，在地面结构施工阶段，上下行变化平缓，上下行总体仍呈上升趋势。车站平面位移总体趋势平稳，且变化稳定。车站垂直位移上行线平均累计变化量为 8.4 mm，累计变化量最大值发生在监测点15，为 14.1 mm；下行线平均累计变化量为 8.8 mm，累计变化量最大值发生在监测点 16，为 13.5 mm。连接通道因及时采取了防堵措施，并要求附近的软件园项目减缓施工进度，后期垂直位移变化平缓。建筑物结构封顶后，地铁变形总体相对上一阶段数据有所回落。

叠加效应对车站垂直位移影响较大，上抬趋势较为明显，相应的监测数据曲线变化情况与两个工地的施工节点也吻合。经各方建设施工单位的大力配合，本项目地下室回筑完毕时浦东软件园三期项目地铁侧分区的基坑底板也已基本形成，监测数据变化情况已趋于稳定。现场监测数据表明，在及时采取处置措施之后车站变形数据逐渐平稳，随着时间的推移后期变形日渐趋于正常。

邻近基坑施工对地铁结构的影响，实际上是一个“卸载-加载”交错的过程。研究发现，基坑开挖的卸载和降水是影响结构变形的关键环节，基坑降水对控制地铁结构隆起变形是有利的,但邻近基坑的降水对控制结构水平变形则产生不利因素,因此在设计和施工中应综合考虑地下结构不同方向变形来制定合理的降水措施。

4 结语

叠加效应的影响因素较多，与邻近基坑的位置距离、地质条件、施工工法、施工时序等都有直接关系，且叠加影响是非线性的、动态的、持续的。通过对本监护案例邻近基坑施工所产生叠加效应对地铁结构产生的影响，以及现场监护采取的应对措施进行分析，可以得到如下结论：

（1）叠加效应是广泛存在的，地铁监护中应高度重视邻近基坑施工的影响。本案例中的长泰国际广场，其基坑围护结构外边线与地铁车站主体结构净距离约49 m，仅差1 m就超出地铁安全保护区范围。按常规划入三等级监护，但恰恰是这三等级监护项目却因为其邻近项目基坑的施工，对地铁车站产生了显著的叠加效应。如果该影响范围位于地铁线路区间隧道或者高架区段，叠加效应可能会导致地铁结构产生更大变形，危及线路安全运行。

（2）叠加效应是可控的，要综合考虑施工全过程工序并采取有针对性的措施。制定监护方案时要充分考虑周边临近项目的影响，最为关键的是对于邻近项目的施工工期要做到统筹安排，对于降水方案要合理衔接，其它工序也应交错进行。对于邻近的深大基坑项目，必要时可以建立现场项目组，统筹协调施工工序和工程进度，实时动态监测并加强数据比对分析，落实各方责任，确保严格按照既定计划进行施工。

（3）叠加效应是可预防的，要在监护管理全过程中严格落实各项防控措施。对于邻近项目施工可能产生的叠加效应，在监护管理中应采取提高监护等级、加强现场监护监测、密切审查现场监护数据等措施，及时预防或尽最大可能降低叠加效应的影响。在实践中，施工前要制定详尽的应急预案，落实日检、三检、互检等制度；认真填写现场工作日志，做好周、月数据的变形趋势分析，以便动态监测叠加效应并及时采取处置措施；当监测数据出现异常时，要深入分析原因并及时启动相应预案。

［1］ 刘继强，欧雪峰，张学民，等.基坑群开挖对近接运营地铁隧道隆 沉 变 形 的 影 响 研 究［J］.现 代 隧 道 技 术 ，2014，4（8）：81.

［2］ 冯世进，高广运，艾鸿涛，等.邻近地铁隧道的基坑群开挖变形 分 析［J］.岩 土 工 程 学 报 ，2008，30（10）：112.

［3］ 王吉永.盾构隧道下穿高速铁路运营线路路基段的施工技术［J］.城 市 轨 道 交 通 研 究 ，2015，18（7）：107.

Influence of Superposed Effect on Subway by Simultaneous Construction of Multiple Foundations and the Control Measures

JIANG Zhizhen

With the rapid pace of urban development，the simultaneous construction of multiple foundations adjacent to metro lines is inevitable.In order to ensure the structure and operation safety of the existing subway line，it is necessary to study the superposed effect of adjacent foundation pits and develop a targeted monitoring proposal.By data comparative analysis of Changtai International Plaza and Shanghai Pudong Software Park Phase III，such as piling,maintenance，reinforcement，excavation and backfilling in the pit foundation process，a research is conducted on the superposed effect on Jinke Station of Shanghai Metro Line 2，followed by a targeted monitoring and maintenance scheme.

construction of multiple foundations；superposed effect；structure deformation control

TU433

10.16037/j.1007-869x.2017.10.022

Aauthor′s address Shanghai Shentong Metro Group Co.，Ltd.，201103，Shanghai，China

2017-05-25）