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構安全，文中結合地鐵保護區域內深基坑開挖及相關隧道變形數據，進行實例分析，以期為類似地鐵監測項目提供借鑒和參考。

關鍵詞：深基坑;地鐵隧道;監測;沉降;收斂

中圖分類號：U455.5 文獻標識碼：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，進而對鄰近地鐵區間隧道產生一定作用。做好地鐵隧道監測工作，減小工程施工影響，確保隧道結構穩定，對地鐵結構安全具有重要意義。本文對深基坑開挖對臨近地鐵隧道產生的影響進行分析，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、配套商業改擴建項目，地處徐匯區衡山路以東、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系

該段地鐵為圓形隧道，直徑為5.5米。地鐵隧道底標高為-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，車站頂板最淺標高為-1.694m，為單跨折線拱頂結構，地下一層和地下二層的樓板面相對標高分別為-7.234m和-14.874m，車站底板底標高為-15.674m。施工的B區距離該隧道最近處為17.8m。

正在運營的地鐵區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 地鐵隧道監測

2.1 監測內容

本工程監測設置以下幾方面內容：上下行隧道結構垂直位移監測;隧道結構平面位移監測;上、下行線隧道結構收斂變形監測。

2.2 監測方法

2.2.1 沉降監測

沉降監測采用電子水準儀，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 收斂監測

每次測量時將全站儀安置在固定置站點上，準確對中、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系中，通過坐標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 平面位移監測

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

2.3 監測范圍

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

2.4 監測點布置原則

本工程監測點布設原則如表1。

3 隧道變形實例分析

3.1 基坑開挖施工過程

（1）B區土體開挖分三批：第一批為地表至第一道支撐頂標高，第二批為第一道支撐頂到第二道支撐頂，第三批為第二道支撐頂至坑底。

（2）采用“時空效應”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）待砼支撐達到設計強度后，分層分塊開挖第二批土體，依次開挖1-1～1-6塊分區土，最后開挖臨近地鐵區域的土體。如圖1。

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

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

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，可以發現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，趨于穩定。下行線自開挖到底板澆筑完，一直伴隨抬升趨勢，趨于穩定。

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，下行偏移有回落，向基坑另一側偏移最大偏移量為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偏移，漸趨于穩定，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，逐漸穩定。

4 地鐵隧道后期監測中變化分析

該基坑對應鄰近地鐵隧道，依據2011年12月～2014年12月長期監測數據數據變化情況如圖2。

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

5 結語

綜合分析鄰近地鐵基坑開挖在各階段施工過程中隧道監測數據，可得出如下結論：在支撐形成后，各項指標趨于穩定;在底板澆筑完成后，此現象更明顯，說明及時支撐、澆筑底板對控制位移變化有很重要的作用。但同時也可以發現隧道變化的趨勢，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，隧道各項指標又慢慢反彈。

從后期的觀察中，各項位移指標及累計值均未達到報警值，并逐漸回歸一個穩定狀態，說明對基坑維護的措施及開挖時采用的“時空效應”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，對地鐵產生的影響，是不可逆轉的。