浅谈深基坑开挖对临近地铁隧道影响

侍虎

摘 要：邻近地铁深基坑施工必将影响隧道结构安全，文中结合地铁保护区域内深基坑开挖及相关隧道变形数据，进行实例分析，以期为类似地铁监测项目提供借鉴和参考。

关键词：深基坑;地铁隧道;监测;沉降;收敛

中图分类号：U455.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）08-0109-02

随着我国城市化的进一步深入，城市人口不断增加，扩大城市的可利用空间变得尤为重要。不可避免的就会在运营地铁线路周围兴建高层建筑物，由于建筑物的基坑施工会引起基坑周围土体的扰动，进而对邻近地铁区间隧道产生一定作用。做好地铁隧道监测工作，减小工程施工影响，确保隧道结构稳定，对地铁结构安全具有重要意义。本文对深基坑开挖对临近地铁隧道产生的影响进行分析，为其他施工提供一定的参考。

1 地铁与基坑相互关系概况

1.1 工程概况

上海市外高桥徐汇俱乐部有限公司公寓式办公楼、配套商业改扩建项目，地处徐汇区衡山路以东、乌鲁木齐路以西、永嘉路以北。占地面积为9004m2，总建筑面积约23915m2，其中地上总建筑面积约15000m2，地下建筑面积约8915m2。该地块B区基坑开挖深度为9.8米，基坑面积为2633m2。

1.2 该段地铁概况及相互关系

该段地铁为圆形隧道，直径为5.5米。地铁隧道底标高为-14.219m，比本工程基坑开挖深度深约4.219m。地铁车站宽度为17.7m，车站顶板最浅标高为-1.694m，为单跨折线拱顶结构，地下一层和地下二层的楼板面相对标高分别为-7.234m和-14.874m，车站底板底标高为-15.674m。施工的B区距离该隧道最近处为17.8m。

正在运营的地铁区间隧道和地铁车站的变形保护要求等级高，是本工程保护的重点。

2 地铁隧道监测

2.1 监测内容

本工程监测设置以下几方面内容：上下行隧道结构垂直位移监测;隧道结构平面位移监测;上、下行线隧道结构收敛变形监测。

2.2 监测方法

2.2.1 沉降监测

沉降监测采用电子水准仪，利用高程传递，测出每个沉降点的高程，与起始高程对比，得出变化量。

2.2.2 收敛监测

每次测量时将全站仪安置在固定置站点上，准确对中、整平后用无棱镜方式测定两直径位置，两直径测量点处在同一坐标系中，通过坐标反算得到两直径端点间的直线距离。将各次直径测量值与设计值进行比较，可以得到隧道的直径收敛变形情况。

2.2.3 平面位移监测

选取稳定的影响范围之外的区域布设控制点（水平位移控制点布设在基坑及隧道的3倍开挖深度距离之外），所布设的沉降点与监测点间的距离变化，与初始值比较，得出倾斜方向及倾斜量。

2.3 监测范围

结合本工程基坑较大，开挖较深，距离地铁结构较近等特点综合确定本项目监测范围为：该地铁两站之间的隧道区间与施工区域垂直投影位置（46m）向东、西两侧延伸各60m（约6倍基坑开挖深度），总监测范围为上、下行线隧道各166m。

2.4 监测点布置原则

本工程监测点布设原则如表1。

3 隧道变形实例分析

3.1 基坑开挖施工过程

（1）B区土体开挖分三批：第一批为地表至第一道支撑顶标高，第二批为第一道支撑顶到第二道支撑顶，第三批为第二道支撑顶至坑底。

（2）采用“时空效应”原理，“分层、分块、对称、平衡、限时”开挖及支撑。第一批土体采用大开挖的方式，开挖至第一道支撑顶，开槽施工第一道水平砼支撑。

（3）待砼支撑达到设计强度后，分层分块开挖第二批土体，依次开挖1-1～1-6块分区土，最后开挖临近地铁区域的土体。如图1。

（4）1-1分区采用盆式挖土，从土方开挖完成到支撑浇筑形成应控制在72小时之内。1-2～1-6分区从土方开挖完成到支撑浇注形成须控制在48小时之内。

（5）第三批土方开挖方式与第二批土方开挖方式及分区相同。每个分区垫层应随挖随浇，从土方开挖完成至整个一期底板浇筑完成应控制在5天之内完成。

3.2 开挖第一层土方及支撑

在第一层土方开挖及支撑施工期间，对地铁隧道影响相对较小。

3.3 开挖第二层土方及支撑施工

12月6日开始挖土。13日第二层土开挖完成。

3.3.1 道床垂直沉降

地铁侧开挖时上行线变化不大，最大沉降量为-0.55mm;下行线隧道沉降明显，最大沉降量为-1.56mm。

3.3.2 隧道水平位移

基坑开挖，对地铁侧上行线影响相对较大，隧道向基坑最大偏移量为1.3mm;对下行线影响相对较小，最大向基坑偏移量为0.6mm。

3.3.3 隧道收敛

基坑开挖，使上下行隧道水平位移都有所增加，使隧道呈“横鸭蛋”形，上行最大位移量为0.7mm，下行最大位移量0.9mm。

综上所述分析，道床下行沉降较大些，最大累计沉降值为-4.45mm，需加强观测。由隧道收敛值，可以发现隧道随基坑的开挖逐渐呈“横鸭蛋”形。

3.4 开挖第三层土方到底板浇筑全部完成

2011年12月18日第三层土开挖。12月26日第三层土开挖全部完成。2012年1月2日底板澆筑全部形成。

3.4.1 道床垂直沉降

上行线随基坑开挖道床轻微沉降，伴随底板的浇筑，道床抬升，趋于稳定。下行线自开挖到底板浇筑完，一直伴随抬升趋势，趋于稳定。

3.4.2 隧道水平位移

基坑开挖时，使得隧道逐渐向基坑一侧偏移，上行线最大偏移量为0.6mm，下行线最大偏移量为   0.9mm。底板浇筑完，上行线偏移趋平稳，下行偏移有回落，向基坑另一侧偏移最大偏移量为0.9mm。

3.4.3 隧道收敛

基坑开挖，隧道水平直径增大，上行线最大位移变化量为0.6mm，下行线直径增加较小。底板浇筑完，上下行隧道水平直径都有回落，上行回落较缓，下行回落较大，最大回落值为0.7mm。

综上所述分析，开挖第三层土方，隧道道床下沉不大，隧道却逐渐向基坑水平偏移，隧道呈“横鸭蛋”形轻微加大。底板浇筑全部完成，隧道道床上抬趋于稳定;隧道水平位移，上行线仍有部分段隧道向基坑偏移，下行线向基坑另一侧偏移，渐趋于稳定，最大累计值为3.4mm;隧道收敛值在逐渐减小，隧道水平直径在逐渐减小，呈“横鸭蛋”形隧道，逐渐稳定。

4 地铁隧道后期监测中变化分析

该基坑对应邻近地铁隧道，依据2011年12月～2014年12月长期监测数据数据变化情况如图2。

分析可得，基坑开挖后整个隧道道床明显上台，后期逐渐趋于稳定，但不能恢复到基坑开挖之前的状态。基坑开挖对隧道产生的影响不可逆转。基坑开挖后两年对地铁隧道收敛产生一定影响，上行线隧道直径变小，下行经历一段变大而后逐渐稳定。

5 结语

综合分析邻近地铁基坑开挖在各阶段施工过程中隧道监测数据，可得出如下结论：在支撑形成后，各项指标趋于稳定;在底板浇筑完成后，此现象更明显，说明及时支撑、浇筑底板对控制位移变化有很重要的作用。但同时也可以发现隧道变化的趋势，随着基坑逐步开挖，隧道道床上台，隧道呈“横鸭蛋”形，且逐渐向基坑倾斜，之后基坑底板浇筑，隧道各项指标又慢慢反弹。

从后期的观察中，各项位移指标及累计值均未达到报警值，并逐渐回归一个稳定状态，说明对基坑维护的措施及开挖时采用的“时空效应”原理制定的开挖方案是合理的、有必要的。但邻近地铁隧道施工，对地铁产生的影响，是不可逆转的。