建筑深基坑施工對臨近地鐵車站的影響分析

曾宗強(qiáng)

摘 要：隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展和地鐵交通項(xiàng)目迅速興建，地鐵沿線的土地開發(fā)項(xiàng)目不斷增加，大量新建的建筑深基坑工程位于地鐵站附近或在地鐵保護(hù)的范圍之內(nèi)，因此，地鐵車站道會不可避免地受到工程建設(shè)的影響。結(jié)合某臨近地鐵車站的建筑深基坑工程的施工和監(jiān)測，研究了建筑深基坑施工對臨近地鐵車站的影響。

關(guān)鍵詞：深基坑施工；地鐵車站；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；基坑

中圖分類號：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.090

近年來，隨著地鐵工程建設(shè)規(guī)模越來越大，地鐵線路所覆蓋的地區(qū)也越來越大。越來越多的新建建筑深基坑工程位于既有地鐵車站的保護(hù)范圍內(nèi)，基坑施工不可避免地影響了地鐵車站的受力平衡，出現(xiàn)應(yīng)力重分布現(xiàn)象，引起地鐵車站的內(nèi)力變化和變形。因此，必須重視臨近地鐵車站的建筑深基坑施工對地鐵車站的影響，準(zhǔn)確評價(jià)基坑施工對地鐵車站的影響，以保證地鐵車站的安全。

1 工程背景

1.1 工程概況

本文研究的建筑深基坑是某軟土地區(qū)的地下二層車庫工程，其北側(cè)1倍基坑深度范圍內(nèi)有已建成的地鐵車站。本工程長248 m，寬約63 m，呈長方形，基坑開挖深度約為10 m。本工程北側(cè)對應(yīng)的地鐵車站底板的埋深約為19 m，車站局部外擴(kuò)的站廳層底板埋深約12.6 m。為了有效控制地鐵車站變形，基坑北側(cè)采用800 mm厚的地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其余部位采用鉆孔灌注樁加高壓旋噴止水帷幕圍護(hù)結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻的插入深度約為24 m，鉆孔灌注樁的插入深度為23 m，基坑內(nèi)設(shè)有2道鋼筋混凝土桁架支撐?；颖眰?cè)坑底采用3軸攪拌樁裙邊加固，加固寬度為6 m，深度為6 m。根據(jù)時(shí)空效應(yīng)，基坑設(shè)置的4道封堵墻將大基坑分為5個(gè)小基坑，先施工1，3，5號基坑，再施工2，4號基坑。

1.2 地質(zhì)情況

1.2.1 工程地質(zhì)條件

擬建場地屬典型的軟土地區(qū)，廣泛分布厚層狀軟土，具有天然含水量大于液限的特點(diǎn)，天然孔隙比>1.0，壓縮性高、強(qiáng)度低、透水性低，主要由①3、②1、②2層灰色淤泥或淤泥質(zhì)黏土組成，積累厚度為11～14 m。

本基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)涉及的土層有：①1雜填土層、①2黏土層、①3淤泥質(zhì)黏土層、②1淤泥層、②2淤泥質(zhì)黏土層、③1粉砂層、③1a含黏性土粉砂層、④1含砂粉質(zhì)黏土層和④2粉質(zhì)黏土層。其中，本工程基坑主要位于②1淤泥層，地下連續(xù)墻和鉆孔灌注樁底主要位于④2粉質(zhì)黏土層。

1.2.2 水文地質(zhì)條件

1.2.2.1 孔隙潛水

擬建場地淺部地下水主要為孔隙潛水，主要賦存于表部填土及其下伏的黏土和淤泥、淤泥質(zhì)土中，潛水位變幅一般在1 m以內(nèi)。

1.2.2.2 孔隙承壓水

孔隙承壓水主要為淺層微承壓和第I層孔隙承壓水組。淺層微承壓主要賦存于③層含黏性土粉砂或粉砂層中，靜止水位測壓標(biāo)高在1.24～1.45 m，滲透系數(shù)一般在2.19×10-4～5.44×10-4 cm/s；第I層孔隙承壓水組主要賦存于⑤3、⑥2a、⑧層砂土中，靜止水位測壓力標(biāo)高約0 m，平均滲透系數(shù)約30.5 m/d。

2 基坑施工對地鐵車站的影響

基坑開挖過程即基坑周邊土層荷載卸載的過程。土層荷載卸載引起坑底土體產(chǎn)生向上隆起、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形和基坑周邊地層移動，進(jìn)而導(dǎo)致地面沉降和坑外地鐵車站變形。

2.1 地鐵車站垂直位移變形分析

本基坑施工過程中，對地鐵車站進(jìn)行了全面監(jiān)測，圖1為3號基坑第一層土開挖完成和第二層土開挖完成工況下地鐵車站右線的垂直位移累計(jì)變形曲線圖。

圖1 第一層土開挖完成和第二層土開挖完成地鐵右線累計(jì)沉降曲線

由圖1可以看出，車站右線大部分表現(xiàn)為抬升。第一層土開挖完成后，地鐵整體上升變形趨勢基本已形成，第二層土開挖后變形加大；地鐵車站與區(qū)間隧道連接處的抗變形能力較差，最大累計(jì)沉降量達(dá)-3.5 mm，為沉降最大區(qū)域。

2.2 地鐵車站水平位移變形分析

圖2為3號基坑第一層土開挖完成和第二層土開挖完成工況下地鐵車站右線水平位移累計(jì)曲線圖。

圖2 第一層土開挖完成和第二層土開挖完成地鐵右線水平位移曲線

由圖2可以看出，地鐵車站向基坑方向位移，區(qū)間隧道位移量略大于車站位移量。具體表現(xiàn)為：第一層土開挖完成后，地鐵右線車站和隧道均向基坑方向偏移，偏移量較小，在1.2 mm左右；第二層土開挖完成后，地鐵向基坑方向偏移量增加較大，最大變形達(dá)到3.7 mm。

3 結(jié)論

基坑開挖期間，由于基坑會卸載大量土體，坑底隆起，進(jìn)而造成地鐵車站向基坑方向偏移、車站抬升和隧道下沉，該階段是地鐵變形的主要階段；根據(jù)時(shí)空效應(yīng)，將大基坑分成幾個(gè)小基坑，分段分層開挖是控制地鐵車站變形的有效手段。

4 結(jié)束語

隨著城市地下空間的不斷發(fā)展，經(jīng)常會在地鐵工程周邊出現(xiàn)一些地下工程施工難題。地鐵車站的周邊深基坑的開挖將會對地鐵工程產(chǎn)生一定的影響，因此，要認(rèn)真分析深基坑開挖對附近地鐵車站的影響，保證地鐵車站變形在安全范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1]曾遠(yuǎn)，李志高，王毅斌.基坑開挖對鄰近地鐵車站影響因素研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2005，1（4）：642-645.

〔編輯：張思楠〕