明挖浅埋敞口段地铁保护

李星，吴惠贤，曲玫琳，高珊

（中建八局第四建设有限公司，山东 青岛 266000）

【摘要】近年来，随着社会经济及交通的不断发展，城市交通体系发展日渐完善，地铁成为城市的主流交通方式。城市土地资源紧张，越来越多的工程建设项目开发建设临近地铁，临近地铁施工会涉及地铁区段区间隧道的保护，对施工总体布置、基坑支护、监测、质量、安全等诸多因素尽可能作充分考虑，突出科学性、实用性、经济性及针对性，指导工程施工，确保基坑开挖及后续施工过程中地铁隧道结构及运营安全。

【关键词】地铁保护；深基坑；场布；基坑监测

一、明挖浅埋敞口段地铁保护项目概况

鲁信有邻花园及综合配套工程-山东中医药大学附属医院青岛医院项目，定位国内一流现代化三级甲等医院。依托山东中医药大学优质资源，将建设成为布局合理、环境优美、智能高效、设施先进的集医疗、教学、科研、创新于一体的中西医结合医院（院区）。本项目基坑支护周长（坡顶）约803m，北侧基坑分为两个深度，东侧坑底标高31.6m，西侧坑底标高24.2m，场地地势东侧高西低，东侧基坑深度约16.8m，中部基坑最深，深度约24.8m，西侧基坑深度约12.8m，地上建筑结构和地下室结构外沿距离地铁11号线过渡段结构外沿平面最小间距分别为77m和20m，邻近地铁侧基坑坑底位于地铁结构底板以下约5m位置，基坑坡顶距离地铁结构外沿距离约25m。现场施工道路经地铁上方出施工场区，此处地铁区间最小覆土约为3.396m，上方覆土为填土，属于明挖浅埋。该项目建设有2-4层地下室，4层门诊大厅，2栋10-11层塔楼，地上建筑面积8.7万平方米，地下建筑面积约10.3万平方米，总建筑面积约19万平方米，外围护墙采用装配式加气混凝土复合保温外墙板。

二、明挖浅埋敞口段地铁保护思路

1）施工准备方面：根据拟建场地原始地形图、建筑结构、基坑支护设计施工图及地铁11号线青岛科技大学站~张村站区间设计图，明确本工程与临近地铁区间相对位置关系，并在施工现场进行明确标识，进行合理的平面布置。

2）设计控制方面：控制地下室外边线及地上主体至地铁轮廓线距离，控制近地铁基坑的挖方量及挖方深度。

3）场区布置施工方面：施工道路（钢便桥）布置、预留消防通道、塔吊布置。

4）基坑支护施工方面：采用土钉墙+混凝土面层结构体系支护开挖，坡面设置泄水孔，控制锚杆与地铁间的距离，注浆安装压力表保护周边土体结构。

5）土方开挖施工方面：采用机械开挖方式分层进行土方开挖，委托第三方进行监测：a、坡顶水平位移监测b、坡顶竖直位移监测c、周边建筑物沉降监测d、锚杆轴力监测e、地下水位监测。

6）降水排水施工方面：坡顶设置截水台、坡面设置泄水管、坡底设置排水沟和集水井明排水。

7）土方回填施工方面：优化回填材料，分层回填，每层厚度不超过300mm，使用小型压路机进行压实，防止在回填过程中对地铁结构扰动。

8）主体结构及装饰装修施工方面：注意对敞口段地铁采取保护措施，防止结构及外墙施工过程中物品坠落，照明禁止正对地铁U型槽段方向。

三、明挖浅埋敞口段地铁保护的具体措施

3.1施工准备

本工程基坑施前，应根据拟建场地原始形图、建筑结构、基坑支护设计施工图及地铁地铁11号线青岛科技大学站~张村站区间设计图，校核拟建设计图，校核拟建场地主体结构地下室外墙、基坑开挖边线（放坡坡顶、坡底线）及地铁区间隧道结构外墙的具体位置，进一步明确本工程与临近地铁区间相对位置关系，并在施工现场进行明确标识。施工前，详细调查该侧所有地下管线的用途、材质、管径、埋深、铺设年代及保护要求，并与管线产权单位沟通，提前采取相应保护措施，避免因基坑开挖或支护结构施工引发地下管线破裂、泄露，进而对临近地铁产生不利影响。施工前结合现有的管线图通过物探手段明基坑影响范围内所具体位置，做好标识避免基坑开挖或支护结构施工破坏。施工前，根据地铁保护相关要求对现场进行合理的平面布置。

3.2设计控制

1）设计建筑地下室与地铁结构外沿最近距离约24m，地上建筑距地铁轮廓线不小于77m。

2）东侧地下室由原设计地下四层变为地下二层，减少东侧地铁保护区50m范围内的土方开挖量，尽可能保留原状土体，降低开外及支护对地铁的影响。

3.3场区布置

1）临近地铁结构5m范围内不设置施工建构筑物，满足防火间距要求。临建办公区建筑距地铁轮廓线不小于5m。

2）主要施工道路远离地铁保护区设置。土方完成后场内设置主要施工道路，以便混凝土泵车、运输车等大型车辆的行驶。塔吊投影面积避开地铁U型槽段正上方，防止发生物品坠落影响地铁安全。东侧塔吊仅用于施工东侧地下室结构，塔吊高度不超过覆盖半径，配备专职信号工，严禁违规吊运。

3）东侧临近地铁区域从基坑边坡至围挡范围场地采用C30混凝土进行硬化，内配HRB400 16@250绑扎钢筋网，分散车辆荷载，且不允许大型车辆停留，办公区东侧南北向道路行驶的车辆只允许非工程车辆行驶，且车辆减速缓慢通行，禁止快速行驶或长时间进行反复碾压。

4）进入东侧临近地铁区域施工场地材料即随运随吊，不允许在东侧过多积压，不允许堆积重载。

5）东侧临近地铁区域在地面标识禁停范围，在重点位置悬挂警示标牌，并设置专人监督执行，并做好记录。在地铁轮廓线外扩5米范围设置围挡，明确标识禁止人员靠近。

6）项目松岭路出入口位于地铁正上方，在门口处采取专项设计，搭设钢便桥，控制通行车辆传递荷载小于20KPa，安排专人24小时值班，一岗双配。

控制车辆装载，严禁超载；值班人员检查车辆运输单，超载车辆一律禁止通行。

出入口内外均安排人员24小时值班，严格遵照单车出入，严禁于地铁上方会车、并行，出入口位置车辆通行需从松岭路转90°弯，大门钢便桥外侧设置门禁系统，场内、场外专人值班看护，严禁在钢便桥上停车，设置减速带，严格控制施工道路车辆行驶速度。

出入口地铁埋深较浅，设计中采用设置钢便桥的方式来减小隧道结构受力以满足规范要求，该钢便桥采用工32a型钢和d=30mm厚钢板制作，便桥总长度为15.404m，宽度12m。便桥四周采用Φ20铆钉与地面锚固固定，与便桥焊接固定，铆钉间距1.5m，长度50cm，且锚入地面下不小于30cm，混凝土梁与32a工型钢采用M20螺栓连接，锚入长度不小于200mm。

松岭路面标高与场区内标高相差50cm，为保证车辆从松岭路顺利驶上钢便桥，需将混凝土桥墩下卧处理。此处存在混凝土硬化路面，为避免破除混凝土时对地铁产生影响，采用切割机将混凝土路面先行切割，后使用人工加电镐进行混凝土破除。混凝土桥墩施工完成后，钢便桥的焊接施工对地铁影响较小，施工过程中注意材料轻拿轻放。在桥面设置防滑垫，桥面两侧设置栏杆，钢便桥下设置减震胶板以减小车辆通行时的扰动。严格按照设计要求进行钢便桥施工，严控施工质量，保证各构件紧密连接，施工完成后经联合验收完成后方可投入使用。

7）东侧地铁地上转地下运行方向范围内，不设置色彩鲜艳的彩旗与照明，所有照明背向地铁位置，避免干扰地铁驾驶员。

8）东侧靠近地铁侧施工围挡的位置严禁堆放材料，现场设置围挡进行封闭，禁止车辆通行，设置禁止标志。

9）临建场区内板房、设备、车辆及人群等所有荷载的组合不大于20kPa；专项设计方案，对大门位置地铁正上方车辆通行区域进行专项施工，使通行车辆荷载均布传递，保证施工道路上的车辆作用在地面的荷载不大于20kPa。

3.4基坑支护

1）本工程处于地铁保护范围内的建筑为地下室东侧结构。拟建地块基坑采用土钉墙+混凝土面层结构体系支护开挖，开挖深度约9.4～16.4m，肥槽2m。

2）坡顶设挡水墙，坡底设排水沟与集水井；坡面每5㎡设置泄水孔，采用∅50mmPVC管。

3）土方边开挖，边立即做支护，防止土体发生位移而影响地铁隧道结构。锚杆与地铁距离超10米，控制注浆压力，因此锚杆施工不会破坏地铁。但在施工时需要专门的管理人员现场监控，逐步施工，避免锚杆施工破坏地铁附属结构。

4）地铁保护区内锚杆及锚索注浆时，安装压力表，设置限位设施，全程旁站监督，严禁注浆压力过大破坏周边土体结构。

5）土方开挖及基坑支护过程中，在周边布设喷淋装置、环境实时监测设备，及时降尘。采用钻机加水+防护罩控制扬尘。遇大风天气，将砂、石子用雨布盖住避免扬尘，工地派专人用雾炮机洒水。

3.5土方开挖

基坑开挖须采用机械开挖方式。避免对地铁产生冲击作用。

1）土方施工中在基坑南侧远离地铁区域留置一个坡道，用长臂挖土机将余土挖除，严禁出土车辆从东侧出土。

2）随着基坑开挖，土体内应力场发生变化导致周围土体向基坑开挖方向位移和滑移，造成既有建筑产生垂直和水平位移。为防止地铁及其围护结构上的覆土发生位移，使地铁产生被动的向上浮力，本工程分层分区开挖与支护，有效防止基坑开挖造成土体内应力场发生变化而导致的周围土体向基坑开挖方向位移和滑移，同时有效防止了既有建筑因基坑周边土体变化产生的垂直和水平位移及其位移对地铁的间接影响。

3）具体施工时，对基坑边坡坡顶及相邻建筑物进行变形监测。主要监测的内容为基坑边坡坡顶水平位移观测及相邻建筑物沉降观测。基坑开挖前，应积极与地铁有关部门协调，充分做好开挖前的准备和保护工作，编制完善的施工组织方案和应急预案。

4）加强施工管理，严格按标准化、规范化作业，施工中要经常分析土质变化、围岩参数，遇到可疑情况及时分析，不得冒进。基坑实施过程中加强地表、承台的沉降、侧移变形监测以指导开挖施工，根据监测情况，及时调整开挖速度、开挖工况。认真分析地质资料，做好地下构筑物勘探工作，防止推进过程中意外情况发生。

5）严格控制坑边堆载，距离地铁较近范围在施工期间，限制施工超载。

3.6降水排水

坡顶设置截水台、坡面设置泄水管、坡底设置排水沟和集水井明排水。坡顶通过设置截水墙防止地表水排渗入基坑侧壁，坡面按照5㎡一个的原则或根据渗水情况设置φ50PVC泄水管；坑内在基坑开挖过程中每隔30m设置集水坑或集水井，采用明排方式排水；基坑成型后在基坑侧壁砌筑砖胎模封闭基坑；每层土方大面积开挖前应在基坑中间部位设置若干集水坑进行排水。基坑支护施工或使用期间遇雨季时应加强排水，确保基底干燥。

坡顶挡水台采用砌筑体，砌筑材料为蒸压粉煤灰砖，外围尺寸高度330mm，宽度250mm，砂浆抹面10mm厚1:2水泥砂浆抹面；排水沟采用岩石沟槽，15厚M10水泥砂浆抹面。

1）基坑侧壁在上层滞水含水层的底板位置局部可能出现少量因降雨、管道漏水形成的残留滞水，可采用在基坑四周边坡的含水层底部，插入引流管将隔水层所托之少量残留滞水引入管井或集水井中排出。

2）地面防渗措施

A.在基坑5m范围内不宜设置用水点；

B.在基坑四周边做好地面排水工作，防止雨水和人工用水的入渗引起边坡坍塌，截水沟采用砖砌置、水泥钩缝。

3）雨期排水

台风暴雨季节，应合理组织地表水排放，且要安排足够的排水设备对汇集的地表水进行抽排疏导，避免大量的地表水集中涌入基坑内。基坑四周与道路之间的空地，如果现有硬化层被挖除，需重新进行硬地化，保证地面无积水。

本工程采用集水坑明排降水的方法进行降水，在降水过程中，由于会随水流带出部分细微土粒，再加上降水后土体的含水量降低，使土壤产生固结，因而会引起周围地面的沉降，在建筑物密集地区进行降水施工，如因长时间降水引起过大的地面沉降。为防止或减少降水对周围环境的影响，避免产生过大的地面沉降，采取下列技术措施：

a、基坑底部沿周边设置排水沟与集水沟进行集水明排；

b、加快地下室结构及防水施工，尽早肥槽土方回填；

c、合理安排抽水泵数量，规划降排水节奏，控制降排水量，减缓降排水速度。

重点管控内容：

a、严格控制降水。基坑严格控制降水深度，按需降水，避免过量降水。

b、地铁控制保护区范围内均采用集水坑降水，避免过量降水。

医院基坑东侧为地铁U型槽区间，此处原状土体标高为46.00~48.00m，高于地铁U型槽标高，为防止雨水流进U型槽段，在紧靠U型槽围挡下部砌筑挡水墙。

项目场区内排水整体由北向南，由东向西。临建办公区内排水集中在办公区西侧地铁保护区以外区域，统一抽排。

现场临时道路两侧砌筑排水沟，整体由东向西找坡排水，在场区西侧处理后排至场外雨水井。

3.7土方回填

1）优化回填材料，使用三七灰土、级配砂石料及混凝土进行回填，减小回填后沉降。

2）分层回填，每层厚度不超过300mm，使用小型压路机进行压实，不使用带振动功能的压实设备，防止在回填过程中对地铁结构扰动。

3）回填过程中采取喷淋、雾炮、裸土覆盖等方式合理降尘，防止尘土飘至地铁U型槽段。

4）对于东侧靠近地铁围挡区域回填土施工，从地铁围挡外扩5m范围设置封闭围挡，悬挂禁止通行标志，严禁回填施工过程中机械设备靠近地铁围挡。

3.8主体结构及装饰装修

1）土建及装修全工序施工过程必须注意对敞口段地铁采取保护措施，防止结构及外墙施工过程中物品坠落。

2）布置塔吊时，塔吊作业半径避开地铁上方区域，现场吊装配备专业信号工，东侧靠近地铁保护区的塔吊设置限位限速设备。

3）本项目地上结构距地铁围挡边线77m，在外墙装饰装修施工时，东侧地下室肥槽回填已完成，在东侧设置一道6m高防尘网，防止絮状物及粉尘飘至地铁U型槽段。

4）主体施工及装饰阶段照明禁止正对地铁U型槽段方向。

四、明挖浅埋敞口段地铁保护效益分析

本工法的研究和成功运用，保证了地铁的结构安全及正常运营，赢得了业主单位、监理单位、设计单位、地铁运营单位等相关各方的一致高度评价，鲁信有邻花园及综合配套工程（医院）项目实现了市级结构观摩，地铁保护效果得到各方一致赞誉，提高了社会满意度，社会效益、环保效益、经济效益显著。为同类项目地铁保护的施工提供了成熟、可靠的施工经验。

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