地铁沿线建筑基坑支护方案与监测探讨

许凡 崔同建 张宇静 吕继翔 蔡高

（中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610052）

0 引言

当前，全国大城市交通发展迅速，地铁线路纵横交错。地铁沿线建筑物如雨后春笋般涌现，建设中涉及诸多基坑工程。然而地铁作为重要的交通工具，对周边一定范围内的地表变形量有严格的控制，基坑支护施工应该满足地铁保护范围内地表变形的要求。地铁沿线附近基坑施工扰动，会导致地铁停运，因而人们对地铁沿线的基坑设计、施工都提出了更高的要求。笔者所在的城市规定地下车站和隧道结构外边线外侧50m内为控制保护区，要求对位于城市轨道交通隧道结构侧方的基坑工程，当外部作业影响等级为特级、一级和有特殊要求时，应采用整体刚度较大的支护结构体系[1]。本文以地铁沿线基坑支护施工为例，探讨地铁沿线建筑基坑支护设计方法，为设计人员提供一些参考和借鉴。

1 工程概述

该工程位于成都市繁华地段，东侧、西侧、南侧均为已建办公大楼，仅北侧外为市政道路，且市政道路下为在建地铁30 号线。项目设置2 层地下室，基坑总长度为593.60m，总占地面积17164.60m2，±0.00标高为496.00m。

北侧基坑长度为118.90m，基坑开挖深度11.80m（相应标高为483.70m），距离在建地铁30号线行车隧道右线结构边线最小距离为30.50m，地铁结构底标高为476.00m。

拟建场地地貌单元属岷江水系Ⅰ级阶地，场地内有篮球场、停车场。地面标高495.19～495.91m，高差0.72m，地形起伏不大。

根据勘察报告结果显示，基坑北侧岩土主要由第四系全新统人工填土（Q4ml）、第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）及白垩系灌口组（K2g）泥岩组成。自上而下依此为杂填土：杂色，松散，干燥～稍湿，由混凝土块、砖瓦、卵石、炭渣等建筑垃圾及生活垃圾组成，层厚1.00m；素填土：褐黄、褐灰色，松散～稍密，稍湿，以黏性土为主，层厚1.50m；黏土：黄褐色，硬塑，具有弱膨胀性，层厚4.00m；粉质黏土：褐色、黄褐色，可塑状，层厚1.5～4.70m；卵石：根据其密实程度分为松散卵石、稍密卵石、中密卵石和密实卵石，层厚8.50m；强风化泥岩：岩体极破碎，风化裂隙发育，岩芯多呈碎块状，少量饼状，遇水易崩解、软化，层厚0.7m；以下均为中等风化泥岩：风化裂隙较发育，岩芯多呈短柱状，少量长柱状[2]。

考虑采用锚索可能影响到地铁施工安全，经综合分析后拟采用悬壁桩+竖向锚杆的支护形式，以控制基坑变形。

2 岩土工程特性指标

根据岩土工程勘察报告建议的基坑设计有关的主要参数建议值列于表1。

表1 岩土的工程特性指标建议值

3 基坑支护方案设计

3.1 设计调整

基坑护壁设计、施工的全过程是“动态设计，信息施工”的过程。在施工过程中，要做好详细的施工记录，对于发现地质条件与设计不吻合的地方要分析原因，找出解决办法，并及时与设计人员一起对设计方案进行调整。施工过程中还应注意收集天气气象资料，根据气象资料对设计方案做出调整。

3.2 基坑等级及荷载效应取值

该基坑工程安全等级为一级，设计使用寿命12个月（从基坑围护结构形式开始计，若基坑使用年限超过设计年限，建设单位应委托相关单位进行相关鉴定，鉴定安全合格后方可继续使用）；当地下室结构封顶后2个月内或地下室顶建筑物结构（含裙楼）施工高度达到5层时，须对基坑进行回填处理[3]。

基坑顶面按不同荷载考虑，基坑顶面按均布荷载（15kPa），施工荷载距基坑边线不小于2.0m。

3.3 设计方案

基坑北侧最大开挖深度11.80m，外侧为府城大道，其下有地铁30号线，地铁保护控制线距离基坑开挖边线最近约6.0m，基坑边线位于地铁保护控制线内，无锚索施工条件，因此采用悬壁桩+竖向锚杆支护方式[4-5]，见图1所示。

图1 基坑支护平面图

悬壁桩：桩径为1.5m，桩间距2.0m，悬臂段11.8m，嵌固段11.2m，共设置62根。桩身混凝土采用C30，主筋34根HRB400Ф25钢筋，加强筋采用HRB400Φ22钢筋，间距2.0m，螺旋箍筋采用HPB300Ф8钢筋，间距0.15m。

竖向锚杆：悬臂桩外侧设置2道竖向锚杆，纵横间距1.0m，采用梅花形布置，长度15m，成孔直径150mm，锚杆采用2根直径Ф25钢筋，注浆材料采用1∶0.5水泥浆。

设计采用理正深基坑7.0进行计算，得到各工况下的土压力、位移、弯矩、剪力等参数，如图2。

图2 各工况下土压力、位移、弯矩、剪力

经计算分析，基坑最大水平位移量为28.03mm，地表最大沉降量为43mm。

4 监测内容及结果

4.1 监测内容

监测内容主要包括支护结构的水平位移、竖向位移，锚杆内力监测，基坑底部隆起观测，地下水位监测，周边地表竖向位移监测，周边建筑物的竖向位移、倾斜和水平位移监测，裂缝监测，土体分层竖向位移监测;基坑周边道路及基坑周边的管线变形监测。

4.2 监测结果

基坑北侧共布置监测点7个，编号为S-1～S-7，见图3所示。监测时间从基坑开挖开始至开挖结束，即2022年8月17日～9月28日，监测周期为每周一次。监测结果见表2所示。

图3 基坑水平变形监测点布置图

表2 基坑水平位移监测结果

根据监测结果显示，基坑北侧累计水平位移最大变形点为S-3和S-5，最大位移量为25mm。累计位移预警及变形速率预警均为无。对比发现，实际监测的基坑最大水平位移量与计算结果基本一致（计算结果为28.03mm，实际监测结果为25.00mm），垂直位移量设计结果与监测结果有一定的差异。目前本项目已完成基坑肥槽的回填，基坑变形也得到了很好的控制。

5 结束语

目前地铁沿线的基坑工程施工越来越多，对基坑变形的要求也越来越高。本文从设计出发，结合实际提出采用悬臂桩+竖向锚杆的支护措施，以保证基坑工程的安全，控制基坑变形量，从而保证周边地铁施工的安全。从实际监测结果来看，也基本达到了预期的效果。由于笔者所在城市为冲积平原，地质条件相对较好，采用悬臂桩+竖向锚杆的支护方式效果不错，但其实土的性质是非常复杂多变的，基坑工程周边环境也是非常复杂的。在实际的设计工作中，还需要做到因地制宜，利用经验判断、反演计算、模拟分析等，才能保证工程的安全。