淺談深基坑開挖對臨近地鐵隧道影響

侍虎

摘 要：鄰近地鐵深基坑施工必將影響隧道結(jié)構(gòu)安全，文中結(jié)合地鐵保護區(qū)域內(nèi)深基坑開挖及相關(guān)隧道變形數(shù)據(jù)，進行實例分析，以期為類似地鐵監(jiān)測項目提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：深基坑;地鐵隧道;監(jiān)測;沉降;收斂

中圖分類號：U455.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0109-02

隨著我國城市化的進一步深入，城市人口不斷增加，擴大城市的可利用空間變得尤為重要。不可避免的就會在運營地鐵線路周圍興建高層建筑物，由于建筑物的基坑施工會引起基坑周圍土體的擾動，進而對鄰近地鐵區(qū)間隧道產(chǎn)生一定作用。做好地鐵隧道監(jiān)測工作，減小工程施工影響，確保隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，對地鐵結(jié)構(gòu)安全具有重要意義。本文對深基坑開挖對臨近地鐵隧道產(chǎn)生的影響進行分析，為其他施工提供一定的參考。

1 地鐵與基坑相互關(guān)系概況

1.1 工程概況

上海市外高橋徐匯俱樂部有限公司公寓式辦公樓、配套商業(yè)改擴建項目，地處徐匯區(qū)衡山路以東、烏魯木齊路以西、永嘉路以北。占地面積為9004m2，總建筑面積約23915m2，其中地上總建筑面積約15000m2，地下建筑面積約8915m2。該地塊B區(qū)基坑開挖深度為9.8米，基坑面積為2633m2。

1.2 該段地鐵概況及相互關(guān)系

該段地鐵為圓形隧道，直徑為5.5米。地鐵隧道底標(biāo)高為-14.219m，比本工程基坑開挖深度深約4.219m。地鐵車站寬度為17.7m，車站頂板最淺標(biāo)高為-1.694m，為單跨折線拱頂結(jié)構(gòu)，地下一層和地下二層的樓板面相對標(biāo)高分別為-7.234m和-14.874m，車站底板底標(biāo)高為-15.674m。施工的B區(qū)距離該隧道最近處為17.8m。

正在運營的地鐵區(qū)間隧道和地鐵車站的變形保護要求等級高，是本工程保護的重點。

2 地鐵隧道監(jiān)測

2.1 監(jiān)測內(nèi)容

本工程監(jiān)測設(shè)置以下幾方面內(nèi)容：上下行隧道結(jié)構(gòu)垂直位移監(jiān)測;隧道結(jié)構(gòu)平面位移監(jiān)測;上、下行線隧道結(jié)構(gòu)收斂變形監(jiān)測。

2.2 監(jiān)測方法

2.2.1 沉降監(jiān)測

沉降監(jiān)測采用電子水準(zhǔn)儀，利用高程傳遞，測出每個沉降點的高程，與起始高程對比，得出變化量。

2.2.2 收斂監(jiān)測

每次測量時將全站儀安置在固定置站點上，準(zhǔn)確對中、整平后用無棱鏡方式測定兩直徑位置，兩直徑測量點處在同一坐標(biāo)系中，通過坐標(biāo)反算得到兩直徑端點間的直線距離。將各次直徑測量值與設(shè)計值進行比較，可以得到隧道的直徑收斂變形情況。

2.2.3 平面位移監(jiān)測

選取穩(wěn)定的影響范圍之外的區(qū)域布設(shè)控制點（水平位移控制點布設(shè)在基坑及隧道的3倍開挖深度距離之外），所布設(shè)的沉降點與監(jiān)測點間的距離變化，與初始值比較，得出傾斜方向及傾斜量。

2.3 監(jiān)測范圍

結(jié)合本工程基坑較大，開挖較深，距離地鐵結(jié)構(gòu)較近等特點綜合確定本項目監(jiān)測范圍為：該地鐵兩站之間的隧道區(qū)間與施工區(qū)域垂直投影位置（46m）向東、西兩側(cè)延伸各60m（約6倍基坑開挖深度），總監(jiān)測范圍為上、下行線隧道各166m。

2.4 監(jiān)測點布置原則

本工程監(jiān)測點布設(shè)原則如表1。

3 隧道變形實例分析

3.1 基坑開挖施工過程

（1）B區(qū)土體開挖分三批：第一批為地表至第一道支撐頂標(biāo)高，第二批為第一道支撐頂?shù)降诙乐雾?，第三批為第二道支撐頂至坑底?/p>

（2）采用“時空效應(yīng)”原理，“分層、分塊、對稱、平衡、限時”開挖及支撐。第一批土體采用大開挖的方式，開挖至第一道支撐頂，開槽施工第一道水平砼支撐。

（3）待砼支撐達(dá)到設(shè)計強度后，分層分塊開挖第二批土體，依次開挖1-1～1-6塊分區(qū)土，最后開挖臨近地鐵區(qū)域的土體。如圖1。

（4）1-1分區(qū)采用盆式挖土，從土方開挖完成到支撐澆筑形成應(yīng)控制在72小時之內(nèi)。1-2～1-6分區(qū)從土方開挖完成到支撐澆注形成須控制在48小時之內(nèi)。

（5）第三批土方開挖方式與第二批土方開挖方式及分區(qū)相同。每個分區(qū)墊層應(yīng)隨挖隨澆，從土方開挖完成至整個一期底板澆筑完成應(yīng)控制在5天之內(nèi)完成。

3.2 開挖第一層土方及支撐

在第一層土方開挖及支撐施工期間，對地鐵隧道影響相對較小。

3.3 開挖第二層土方及支撐施工

12月6日開始挖土。13日第二層土開挖完成。

3.3.1 道床垂直沉降

地鐵側(cè)開挖時上行線變化不大，最大沉降量為-0.55mm;下行線隧道沉降明顯，最大沉降量為-1.56mm。

3.3.2 隧道水平位移

基坑開挖，對地鐵側(cè)上行線影響相對較大，隧道向基坑最大偏移量為1.3mm;對下行線影響相對較小，最大向基坑偏移量為0.6mm。

3.3.3 隧道收斂

基坑開挖，使上下行隧道水平位移都有所增加，使隧道呈“橫鴨蛋”形，上行最大位移量為0.7mm，下行最大位移量0.9mm。

綜上所述分析，道床下行沉降較大些，最大累計沉降值為-4.45mm，需加強觀測。由隧道收斂值，可以發(fā)現(xiàn)隧道隨基坑的開挖逐漸呈“橫鴨蛋”形。

3.4 開挖第三層土方到底板澆筑全部完成

2011年12月18日第三層土開挖。12月26日第三層土開挖全部完成。2012年1月2日底板澆筑全部形成。

3.4.1 道床垂直沉降

上行線隨基坑開挖道床輕微沉降，伴隨底板的澆筑，道床抬升，趨于穩(wěn)定。下行線自開挖到底板澆筑完，一直伴隨抬升趨勢，趨于穩(wěn)定。

3.4.2 隧道水平位移

基坑開挖時，使得隧道逐漸向基坑一側(cè)偏移，上行線最大偏移量為0.6mm，下行線最大偏移量為? ?0.9mm。底板澆筑完，上行線偏移趨平穩(wěn)，下行偏移有回落，向基坑另一側(cè)偏移最大偏移量為0.9mm。

3.4.3 隧道收斂

基坑開挖，隧道水平直徑增大，上行線最大位移變化量為0.6mm，下行線直徑增加較小。底板澆筑完，上下行隧道水平直徑都有回落，上行回落較緩，下行回落較大，最大回落值為0.7mm。

綜上所述分析，開挖第三層土方，隧道道床下沉不大，隧道卻逐漸向基坑水平偏移，隧道呈“橫鴨蛋”形輕微加大。底板澆筑全部完成，隧道道床上抬趨于穩(wěn)定;隧道水平位移，上行線仍有部分段隧道向基坑偏移，下行線向基坑另一側(cè)偏移，漸趨于穩(wěn)定，最大累計值為3.4mm;隧道收斂值在逐漸減小，隧道水平直徑在逐漸減小，呈“橫鴨蛋”形隧道，逐漸穩(wěn)定。

4 地鐵隧道后期監(jiān)測中變化分析

該基坑對應(yīng)鄰近地鐵隧道，依據(jù)2011年12月～2014年12月長期監(jiān)測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)變化情況如圖2。

分析可得，基坑開挖后整個隧道道床明顯上臺，后期逐漸趨于穩(wěn)定，但不能恢復(fù)到基坑開挖之前的狀態(tài)。基坑開挖對隧道產(chǎn)生的影響不可逆轉(zhuǎn)?；娱_挖后兩年對地鐵隧道收斂產(chǎn)生一定影響，上行線隧道直徑變小，下行經(jīng)歷一段變大而后逐漸穩(wěn)定。

5 結(jié)語

綜合分析鄰近地鐵基坑開挖在各階段施工過程中隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)，可得出如下結(jié)論：在支撐形成后，各項指標(biāo)趨于穩(wěn)定;在底板澆筑完成后，此現(xiàn)象更明顯，說明及時支撐、澆筑底板對控制位移變化有很重要的作用。但同時也可以發(fā)現(xiàn)隧道變化的趨勢，隨著基坑逐步開挖，隧道道床上臺，隧道呈“橫鴨蛋”形，且逐漸向基坑傾斜，之后基坑底板澆筑，隧道各項指標(biāo)又慢慢反彈。

從后期的觀察中，各項位移指標(biāo)及累計值均未達(dá)到報警值，并逐漸回歸一個穩(wěn)定狀態(tài)，說明對基坑維護的措施及開挖時采用的“時空效應(yīng)”原理制定的開挖方案是合理的、有必要的。但鄰近地鐵隧道施工，對地鐵產(chǎn)生的影響，是不可逆轉(zhuǎn)的。