深基坑工程降水施工對地鐵盾構隧道的影響分析

陳琳 丁峰

摘 要：處于長江漫灘地貌單元的深基坑工程進行地下水抽降時，引起的地層固結沉降影響范圍甚廣。本項目洋河股份總部大樓項目基坑工程位于南京河西南部，北側鄰近在建地鐵七號線永初路站～雨潤路站區(qū)間盾構隧道。本文運用有限元降水軟件，分析了鄰近地鐵保護區(qū)范圍設置不同深度止水帷幕時，地鐵保護區(qū)范圍內地下水及地表變形的影響程度及規(guī)律，提出了止水帷幕設置的深度及平面范圍建議。

關鍵詞：深基坑;盾構隧道;降水影響

中圖分類號：U455.4 文獻標識碼：A

0 引言

洋河股份總部大樓項目位于南京河西南部，地上設1棟總部大廈，地下設置2層地下室，北側鄰近在建地鐵七號線永初路站～雨潤路站區(qū)間隧道。

根據(jù)工程總體籌劃，地鐵隧道在本項目基坑降水前完成盾構施工?？紤]到項目位于長江漫灘地貌單元，開挖深度影響范圍內存在深厚的含水砂層，地下水豐富、基坑降水周期長，因此，為確保地鐵結構的安全，須評估基坑降水對地鐵影響，并為本基坑工程地下水控制設計提出針對性的建議。

1 工程概況

1.1 工程簡介

洋河股份總部大樓項目基坑開挖深度9.35 m～12.90 m，鄰近的地鐵隧道埋深約15 m。

1.2 地質概況

本項目場地地勢稍有起伏，屬于長江漫灘地貌單元，地層分布情況及水文參數(shù)詳見表1。

1.3 基坑支護設計概況

基坑支護方案采用φ800、φ1 000灌注樁+兩層鋼筋混凝土支撐。基坑開挖面已揭露粉砂、粉細砂層，須進行降水施工，止水帷幕采用水泥攪拌墻，基坑內布設降水井，坑外布設觀測井。

2 降水施工對地鐵隧道的影響分析

2.1 降水評估模型建立

為了克服邊界的不確定性對計算結果精確性的影響，四周定水頭邊界從基坑邊界向外擴展250 m，模型平面尺寸約為750×600 m2，初始水位標高取為+2.85 m。

2.2 靠近地鐵側止水帷幕深度確定

為減小本工程降水對地鐵七號線永初路站～雨潤路站區(qū)間隧道結構的影響，須確定合理的止水帷幕深度。結合降水井深度及下伏基巖埋深，靠近地鐵隧道側止水帷幕長分別設為40 m、45 m、50 m及入中風化巖2.0 m，周邊環(huán)境處的水位降深詳見圖2。（“保護區(qū)內”是指地鐵隧道150 m范圍內，“保護區(qū)外”是指地鐵隧道150 m范圍外。）

當止水帷幕為懸掛式，未進入下伏基巖，止水帷幕深度由40 m逐漸增加至50 m時，與基坑最近距離處地鐵隧道側水位降深由2.05 m減少至1.85 m，與基坑距離150 m處地鐵隧道側水位降深由1.27 m減少至1.0 m?？梢婋S著止水帷幕深度增加，增加了地下水滲流的繞流路徑，本工程降水導致的基坑周邊地鐵側水位降深逐漸減少，但降深減小的幅度較小。因此，建議本工程在地鐵隧道保護區(qū)內止水帷幕深度按封閉考慮，其余則按40 m考慮。

根據(jù)上述分析，針對地鐵保護150 m范圍內止水帷幕深度按入中風化巖控制，非保護區(qū)范圍止水帷幕深度采用40 m深，計算得場地周邊的水位降深圖詳見圖3。地鐵范圍水位最大降深為0.4 m，可滿足地鐵隧道結構的變形控制要求。

3 結論及建議

通過鄰近地鐵保護區(qū)內不同止水帷幕深度設置，分析了基坑內降水施工對外側環(huán)境的影響。當止水帷幕采用懸掛式方案時，隨著鄰近地鐵保護區(qū)范圍的止水帷幕深度增加可減小基坑外側地下水水位的降深，但降深減小的幅度較小;鄰近地鐵保護區(qū)范圍的止水帷幕進入下伏基巖，形成相對封閉的止水帷幕，可有效降低本工程基坑降水施工對地鐵七號線區(qū)間隧道的影響。

為了縮短降水周期，減小降水對周邊環(huán)境的影響，建議主體結構設計可增加以下措施：底板后澆帶設置超前止水帶;底板及抗拔樁設計時應考慮底板施工達到強度后進行降水井封井的工況。