邻地铁深基坑的优化设计及施工

王文昊 ,马宏登

济南城建集团有限公司  山东济南  250000

摘要：在地铁工程的附近，会有很多建筑工程，这些建筑工程的深基坑施工是非常重要的内容。地铁在城市建设中起着举足轻重的作用。地铁可缓解城市的交通压力，改变人们的出行方式;地铁车站的基坑一般较大而且比较深，如何选用造价低并且结构稳定的支护结构设计尤为重要。本文首先对工程简述，其次探讨了围护选型优化，然后研究了邻地铁深基坑的施工技术，以供参考。

关键词：邻地铁；深基坑；围护体系；设计优化

引言

城市地铁已成为带动城市建设快速发展的重要因素，随着更多大型建设项目布局地铁沿线或与地铁接建，建筑基坑日益呈现出深度大、规模大、临边环境复杂苛刻的发展趋势。部分基坑与运营地铁车站、隧道或附属结构距离相当近，支护体系的选型设计与环境影响的监测评价至关重要。

1工程简介

某建筑工程用地面积20568m2，总建筑面积约69579.74m2，地上总建筑面积约51846.74m2，地下总建筑面积约17733m2。均采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构。场地东侧基坑开挖边线距离用地红线最近为4m。用地红线以东为下南路。场地西侧基坑开挖边线距离由由产业园区最近为2.7m。场地南侧基坑开挖边线距离用地红线最近为4m。距红线20m左右有一高压电线塔。场地北侧有地铁线穿过，地铁线距离本工程基坑最近为30m，基坑开挖边线在地铁50m保护区范围内，与隧道结构面高差约7.3m。

2围护选型优化

基于现场基坑与项目红线距离近，场地面积小但是利用需求大，再加上周边环境管线复杂且环境保护要求高等特点，从技术可行性、施工工期和造价等方面，选择了如下的围护形式：采用钻孔灌注桩＋单排三轴水泥土搅拌止水加一道钢筋混凝土内支撑的围护形式，西侧、东侧、南侧采用钻孔灌注桩＋双排双轴水泥土搅拌止水加一道钢筋混凝土内支撑的围护形式，采用对撑、角撑结合边桁架的支撑形式，支撑混凝土强度等级为C30。经过优化减少了部分栈桥和混凝土支撑的施工，大大降低了工程造价。所以围护设计方案经优化，既满足工期的需求，保证主楼的优先施工，又给场布带来了极大的便利。

3邻地铁深基坑的施工技术

3.1超前风险预报

由于地层及地下结构的未知性以及勘察的局限性，勘察阶段的地质资料很难得到准确地反映地下水分布、不良地质体分布以及地下结构的空间位置分布特征。针对基坑支护工程，基坑支护结构及周边环境变形是风险核心。

3.2土方开挖工况

土方开挖顺序、方法应遵循“先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则及“大基坑、小开挖”原则，待支撑混凝土强度达到标准值的80%，以1∶2放坡开挖土体、高差不大于3 m。根据工程特点及围护状况，本工程基坑挖土分区开挖，先进行1-1区及3-1区土方开挖，随后开挖1-2区及3-2区土方，最后开挖2区土方，可先进行2-2区土方开挖，然后开挖2-1区土方。每个分区土方开挖主要分为2步，第1步为放坡开挖首皮土至标高－2.95 m，施工支撑及栈桥，待支撑栈桥强度达到要求后，进行第2皮土方开挖，开挖至底标高。根据后浇带进行分区施工，各小区内均流水施工，第2皮土方开挖采用两级放坡，坡比为1∶2，平台宽度不小于3 m。

3.3吊脚桩与主体结构支撑技术

根据土岩组合地层结构，基坑设计采用吊脚桩支护技术，灌注桩嵌入中等风化花岗岩，在灌注桩开挖侧桩脚设置钢管桩，由灌注桩、钢管桩及其连接结构形成组合桩，作为基坑挡土结构。钢管桩有超前支护作用，减少开挖导致的岩体掉块、悬空，同时有预裂岩体和爆破缓冲作用，减小松动范围。根据轨道交通管理要求，地铁结构外侧 5m 内为特别保护区，支护结构不允许侵线，无法按常规设置支护锚杆。基坑分两阶段设计、分步施工，第一阶段在灌注桩桩脚保留岩体，岩体平台以下放坡开挖、喷锚支护，施工除边跨外的主体结构; 第二阶段在基坑挡土结构和主体结构之间设置支撑，挖除保留岩体，施工主体结构边跨。由于项目分期开发和地铁建设等因素，基坑总施工期历时较长，支护体系经历了实践验证，保证了工程及环境安全。

3.4抗剪强度相关系数对可靠度结果的影响

不同失效模式及串联系统的可靠度随参数相关系数的变化，发现失效概率随着抗剪强度参数间相关性的增加而减小，各模式系统失效概率的变化趋势与其一致。抗滑移失效模式的失效概率不论在哪种类型的Copula函数中都是最小的，四个函数当中采用No.16 Copula函数计算得到的失效概率最高，这是因为No.16 Copula函数本身具有较强的下部尾端相关性，会明显改变抗剪强度参数模拟值的分布情况，影响失效概率。

3.5深基坑监测方案与预测预警体系

周边环境复杂的深基坑监测方案要综合和考虑基坑支护结构的变形和周边环境的变形。变形监测、支撑轴力监测、地下水监测等可反映出支护体系下的变形速率、轴力值、地下水位，再结合地裂缝等破坏现象；可为深基坑工程开挖过程中提供多参数监测数据。进一步根据地下结构监测数据和支护结构与地下结构变形的响应关系进行实时反映变形和对地下结构变形预测预警，双向保证地下结构的变形在合理的控制范围内。基于此，针对支护桩+内支撑支护形式形成多参数分阶段预测预警体系。

3.6降水施工技术

本工程采用深井降水，共布置63口疏干井，降压井7口。采用JSJ60型真空泵，真空泵安装在基坑中间或基坑四周，每3口井共用1台真空射流泵。底板引流方面，沿基坑周边设置300 mm×400 mm砖砌排水明沟，明沟采用单块长120 mm的砖砌，内粉厚20 mm的1∶2水泥砂浆。基坑上部四周及底部四周采用明排水沟、集水井进行排水。底板抗浮方面，在施工过程中，疏干井点随挖土进度切除，为保证底板抗浮，在基坑中按照相关要求留设泄压井，待底板满足抗浮要求后再封闭疏干井。

3.7深基坑开挖过程质量管控体系

深基坑开挖过程中影响其工程质量的因素有人、施工材料、施工机械、施工方法（包括顺作法、逆作法和顺逆法结合等）、技术、环境以及检测等多方面因素。施工过程中应进一步健全质量管理体系，提高人员质量管理意识，统筹管理施工材料和施工机械，严格把控技术措施，综合考虑施工环境，做好施工中间验收和质量验收；结合PDCA循环基本科学理论，实现深基坑开挖过程中的PDCA循环，从而形成深基坑开挖过程质量管控体系，提高和保证工程质量。在针对具体工程中，首先应先按步骤（1），进而得出深基坑支护风险分级，判断是否要进行优化方案。结合深基坑施工工序，步骤（2）、（3）相互组合，在深基坑开挖过程中形成分阶段预测、分阶段抢救与分级管理的精细化控制措施，保证深基坑在开挖过程中的安全性和稳定性，降低深基坑在开挖过程中各因素造成的风险。

结语

综上所述，在地铁线路附近的复杂环境中，对于深基坑的施工环境保护要求高。项目部凭借合理的围护选型，设计优化，以及遵循分区开挖、先撑后挖的施工工序，并且密切观测周边环境的变化，对基坑监测数据进行分析总结，实时掌握基坑及周边环境的动态信息，顺利地完成了地下结构的施工，为今后的邻地铁侧的类似基坑施工设计优化及施工提供了良好的借鉴。

参考文献

［1］何正勇．基坑桩锚支护结构的监测与施工［J］．资源信息与工程，2017，32(1):140－141．

［2］匡德．深基坑桩锚支护结构数值设计方法研究［J］．水利建设与管理，2017，37(4):40－44．

［3］梁妍妍．桩锚支护深基坑监测数据分析与数值模拟［J］．住宅与房地产，2017(17):247．