臨近既有線基坑施工風(fēng)險分析及措施分析

付小雁（天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津300240）

臨近既有線基坑施工風(fēng)險分析及措施分析

付小雁
（天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津300240）

摘要：在進(jìn)行臨近既有線基坑施工時，需要嚴(yán)格控制基坑開挖引起的既有線沉降，防止既有線軌道的變形，保證行車安全。本文對臨近既有線基坑開挖的風(fēng)險因素進(jìn)行了分析，并針對風(fēng)險從基坑降水施工、基坑圍護(hù)墻施工、基坑開挖施工、設(shè)置隔離墻、加固坑外地基以及減小既有線荷載等方面提出了相應(yīng)的解決措施，來減小基坑開挖造成的既有線不平順，提高既有線的行車安全。希望能給以后的臨近既有線基坑的施工提供一些參考意見，更好地指導(dǎo)基坑工程施工。

關(guān)鍵詞：既有線；基坑支護(hù)；基坑施工；沉降

1前言

由于鐵路網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，而土地資源的不斷緊缺，許多新線項目往往會建在在既有運(yùn)營線附近；尤其是在市郊或市區(qū)為了滿足城市規(guī)劃的人流和車流的通行、輸油氣、排水等的要求，會在新建鐵路中設(shè)置涵洞和小橋，這些涵洞和小橋的設(shè)置必將涉及臨近既有線的基坑開挖。列車在行駛中對軌道的平順度要求很嚴(yán)格。而臨近既有線基坑的開挖則會使既有線地基發(fā)生沉降，進(jìn)而引起既有線軌道的不平順，甚至影響到行車安全。因此，很有必要采取相關(guān)措施減小基坑開挖對既有線的影響。本文分析了臨近既有線基坑施工存在的風(fēng)險，并提出了減小基坑開挖對既有線影響的措施。為以后工程作參考。

2臨近既有線基坑施工風(fēng)險分析

在基坑的開挖過程中，基坑坑底由于土體的卸載作用會發(fā)生隆起，基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)也會由于兩側(cè)土壓力不等而產(chǎn)生側(cè)向位移，進(jìn)而引起坑外土體產(chǎn)生水平及豎向位移。坑外土體的位移對臨近既有線的影響顯著，會引起路基和軌道結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移，影響線路的平順，其中影響最顯著的是由沉降引起的既有線軌道的水平超限。軌道水平如果超限，就會影響行車安全。

基坑開挖對既有線的影響主要表現(xiàn)在如下三個方面：

（1）基坑在施工過程中會采取降低地下水的措施，基坑降水不僅會增加周圍土體的有效應(yīng)力，還會引起地下水的流動。大幅度降低地下水會使周圍地面發(fā)生沉降，從而引起相鄰既有線軌道的變形和不平順。

（2）基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工比如鋼板樁等在施工的過程中容易發(fā)生擠土效應(yīng)、同時打入時產(chǎn)生的振動也會對相鄰既有線軌道產(chǎn)生影響，使其不平順。

（3）基坑在開挖時產(chǎn)生的不平衡力、軟粘土的蠕變、坑外水土流失，會引起地面沉降、圍護(hù)墻及其周圍土體向開挖方向發(fā)生側(cè)向移動、坑底隆起等，從而引起臨近既有線的沉降、側(cè)移。

（4）基坑開挖完成后形成的臨空面在列車振動作用下也會對既有線產(chǎn)生影響。同時不同的列車速度以及列車軸重對基坑的影響也不同，速度越大，軸重越重，產(chǎn)生的影響也就越大，既有線的變形也就越大。

3相關(guān)工程措施

基坑開挖會引起地表變形，地表變形導(dǎo)致臨近既有線不平順，因此要控制基坑開挖對既有線的影響，必須先從控制基坑本身開挖變形著手?；庸こ淌怯诮邓?、支護(hù)結(jié)構(gòu)、開挖過程為一體的系統(tǒng)工程。因此，控制基坑變形首先要從基坑的降水，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)以及基坑的開挖過程采取措施，另外還可以在既有線與基坑之間設(shè)置隔離裝置來隔斷基坑開挖對既有線的影響。

3.1基坑降水施工控制措施

基坑施工中經(jīng)常采用降水措施降低地下水位，保證基坑在干燥環(huán)境下作業(yè)施工，同時降水還可以提高土體的強(qiáng)度、減小坑后土壓力，確?；颖诘姆€(wěn)定。但是降低地下水會改變基坑周圍土的工程性質(zhì)，改變土體內(nèi)地下水位及應(yīng)力場，從而引起臨近既有線的附加沉降，產(chǎn)生不良影響。因此，需要采取有效措施減小基坑降水過程中引起的沉降。

（1）設(shè)置隔水帷幕。隔水帷幕一般由水泥土樁沿基坑側(cè)壁連續(xù)

搭接而成，可以很好的隔斷基坑降水對臨近既有線的影響。

（2）布置降水系統(tǒng)。降水系統(tǒng)通常采用設(shè)置集水坑或井點降水的方法來降低地下水位，但在設(shè)置過程中要注意控制既有線下方地下水水位變化的幅度。如果采用的是井點降水系統(tǒng)，應(yīng)與既有線保持一定的距離。

（3）降水井施工。應(yīng)采取合適施工方法，避免采用有可能危害既有線的施工方法，比如用水沖法沉設(shè)井點。

（4）控制承壓水。當(dāng)基坑底層有承壓水存在時，開挖基坑時有可能會頂裂或沖毀基坑底板，從而造成突涌事故。因此，當(dāng)承壓水穩(wěn)定性不滿足要求時，要在基坑開挖之前先對承壓水進(jìn)行群井抽水試驗，然后采取水平封底加固隔滲、設(shè)置隔水帷幕或者降壓等措施來控制承壓水引起的負(fù)面影響。同時要注意控制承壓水頭和上覆土的壓力來確定抽水量，使既有線下方的地下水位在基坑開挖過程中保持穩(wěn)定。

3.2基坑圍護(hù)墻施工控制措施

圍護(hù)墻體是穩(wěn)定基坑的一種臨時支擋結(jié)構(gòu)（如鋼板樁、混凝土板樁、排樁、地下連續(xù)墻等），圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工引起的地層位移會對既有線產(chǎn)生不良影響。針對不同類型的圍護(hù)墻施工，可以采取不同的措施來進(jìn)行控制。

（1）如果離鐵路線不足5m時，鋼筋混凝土板樁或鋼板樁的施工應(yīng)在天窗點內(nèi)進(jìn)行，鋼板樁的拔出應(yīng)在基坑分層夯實以后進(jìn)行，并采用邊拔樁邊注漿的措施減小沉樁引起的擠土和振動的影響。

（2）地下連續(xù)墻施工時，可以采取慢速成槽、適當(dāng)加大泥漿密度、控制槽段內(nèi)液面高于地下水位0.5m以上、調(diào)整泥漿配比、槽壁預(yù)加固等措施來減小槽壁坍塌的發(fā)生；適當(dāng)加大導(dǎo)墻深度，加固地質(zhì)，墻周圍設(shè)排水溝，導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)加支撐等措施來防止導(dǎo)墻變形。

（3）攪拌樁施工過程中會產(chǎn)生擠土效應(yīng)，會對周圍建筑物和既有線造成破壞，使周圍開挖基坑或坍塌或推移增大，當(dāng)施工程序不當(dāng)和施工速度過快時會加劇擠土效應(yīng)，所以可以通過優(yōu)化施工程序，降低施工速度來進(jìn)行控制。

（4）鉆孔灌注樁施工過程中要注意控制成孔質(zhì)量（合理選擇護(hù)壁泥漿、增大泥漿的相對密度、適當(dāng)提高漿液面高度）、鋼筋籠質(zhì)量（采取合理的吊裝方式以及保證鋼筋籠主筋的保護(hù)層厚度）和混凝土灌注質(zhì)量，以確保灌注樁的質(zhì)量（保證混凝土的質(zhì)量、合理控制導(dǎo)管埋深、掌握混凝土初凝時間與灌注時間），從而減少孔周圍土體的變形和對既有線的影響。

3.3基坑開挖施工控制措施

基坑開挖實際上是基坑周邊土體的卸載作用，坑底以及坑邊土體的應(yīng)力狀態(tài)會隨基坑的開挖發(fā)生變化，坑底上覆壓力逐漸較小，引起基坑底部土體回彈，造成坑底隆起；坑邊土體的位移會造成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移，進(jìn)而引起既有線的路基沉降，影響行車安全。因此需要從基坑開挖的角度采取措施來減小對開挖對既有的影響?？刂拼胧┲饕ㄒ韵聨追矫妫?/p>

（1）要嚴(yán)格遵循“先撐后挖、及時支撐、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，基坑的開挖方法、支撐、拆撐順序應(yīng)當(dāng)與設(shè)計工況一致，且基坑四周不得任意堆放材料以及棄土等，避免基坑超載，影響穩(wěn)定。??（2）在靠近既有線線路路肩兩側(cè)設(shè)置沉降觀測樁，并及時對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，發(fā)現(xiàn)路基有不均勻沉降立即停止施工采取應(yīng)急措施。

（3）基坑開挖的分區(qū)和順序要綜合考慮基坑周邊的環(huán)境、支撐設(shè)置的形式和施工現(xiàn)場的條件等。

（4）當(dāng)基坑的開挖面積比較大時，盡量減小基坑沒有支撐的暴露時間，土方宜采用分區(qū)、對稱開挖，采取島式開挖或者盆式開挖等施工方式，結(jié)合開挖方式及時形成基礎(chǔ)底板和支撐。

（5）如果同一個基坑內(nèi)的不同分區(qū)的開挖深度有較大的差異時，可以先開挖至淺基坑的標(biāo)高處，進(jìn)行淺基坑墊層的施工，有條件時可以先澆注形成淺基層基礎(chǔ)底板，最后再對較深基坑進(jìn)行開挖。

（6）基坑開挖過程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)如果出現(xiàn)滲漏，則應(yīng)先進(jìn)行堵水，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密封性，否則容易出現(xiàn)流沙、流泥，甚至管涌事故。

（7）采用機(jī)械挖土很容易超挖，可以采用人工開挖與小型機(jī)械開挖相配合的方式進(jìn)行。先采用機(jī)械開挖至設(shè)計標(biāo)高20~30cm，然后改為人工開挖到基底，減小基坑的變形。

（8）當(dāng)軟土基坑施工時，每個階段挖土工作結(jié)束以后要迅速架設(shè)支撐，特別是采用兩道支撐時，第二道支撐的架設(shè)速度要快，可以起到很好的擋土作用，整體開挖結(jié)束以后要及時澆注墊層以減少流變現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3.4變形路徑隔離設(shè)置措施

隔斷變形路徑可以從以下兩方面進(jìn)行：

（1）加固基坑外地基。如果采用地下連續(xù)墻為基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)時，可以在槽段兩側(cè)用水泥土攪拌地基達(dá)到加固地基的效果。這種方法可以很好地防止地基在連續(xù)墻的成槽施工中發(fā)生坍塌。

如果采用鉆孔灌注樁為基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)時，鉆孔灌注樁之間的間隙很有可能會引起滲漏，造成基坑失穩(wěn)，因此可以采用高壓噴射注漿或水泥攪拌樁在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上形成一定厚度的防滲隔水帷幕。

（2）隔斷傳播途徑。一般在既有線與基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔斷來切斷基坑變形的傳播途徑，減小基坑施工對周邊環(huán)境的影響。常用的隔斷有：地下連續(xù)墻、水泥土攪拌樁、樹根樁、鋼板樁、注漿加固等。隔斷的距離可以根據(jù)實際情況選用，如果隔斷靠近基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)時隔斷還可以作為基坑的各位帷幕，當(dāng)隔斷靠近既有線時可以作為既有線基礎(chǔ)的托換結(jié)構(gòu)。

3.5其他方面措施

除了上述措施以外，我們還可以采取提高既有線抵抗變形能力的措施，比如在基坑施工前，對既有線下方的地基預(yù)先注漿加固，提高地基的承載能力，使地基在基坑開挖時保持穩(wěn)定，不致變形過大。另外，也可以通過減少基坑開挖期間的既有線的運(yùn)輸能力，比如減少列車同時通過的列數(shù)，降低列車通過速度，減少或取消重載列車的通過等方式來減小既有線動荷載對基坑的影響，保證基坑開挖期間的穩(wěn)定。

4小結(jié)

本文主要分析了臨近既有線基坑施工時對既有線運(yùn)行產(chǎn)生的影響，并從基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)施工、降水施工、基坑開挖、隔斷變形路徑以及提高既有線抵抗變形能力等方面提出了相應(yīng)的解決措施，來減小基坑開挖對既有線的影響，保持既有線的軌道水平，保證既有線的正常運(yùn)營。通過上述工程措施，希望能給以后的臨近既有線基坑的施工提供一些參考意見，更好地指導(dǎo)今后的工程。

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作者簡介：付小雁（1987-），女，助教，城市軌道交通工程專業(yè)。