緊鄰既有線深基坑支護設(shè)計

王金濤

北京新機場建設(shè)指揮部 北京 102600

前言：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大量高速鐵路、地鐵項目的開工建設(shè)，不可避免的出現(xiàn)緊鄰或者穿過既有軌道線路施工的情況，且既有軌道線路一般處于運營狀態(tài)。而新建工程施工引起的土體沉降可能危及周邊既有軌道線的安全和運行，甚至可能造成嚴重的經(jīng)濟損失和社會影響[1]。如何保證施工期間周邊既有軌道線路的安全和正常運行，已成為地下工程工作者必須解決的問題。

1 工程概況

北京某新建地下工程位于兩條軌道線路之間，與周邊既有軌道結(jié)構(gòu)凈距約1.5m，開挖深度約-19m，地面標高約-1.2m，地質(zhì)條件主要為砂性粉土、黏性粉土、粉質(zhì)黏土、細砂、砂質(zhì)粉土等土層。

2 計算方法的選擇

目前，國內(nèi)外對緊鄰既有線施工研究分析方法主要有模型試驗法、經(jīng)驗預(yù)測法和數(shù)值模擬分析法等。其中，數(shù)值模擬分析法是地下工程支護設(shè)計計算的常用方法，本工程采用FLAC3D3.0有限差分軟件進行支護設(shè)計的模擬分析。

3 支護方案的確定

新建地下工程對既有軌道線路的影響主要取決于新建地下工程土方開挖施工時對土體產(chǎn)生的擾動和變形的大小[1]，因此，支護設(shè)計的重點在于消除或減少土體擾動和變形。同時，結(jié)合工程周邊兩條軌道線的實際建設(shè)情況：兩條軌道線完成結(jié)構(gòu)施工，正在進行鋪軌或評估結(jié)算，尚未正式運營通車，這是本工程支護設(shè)計的一個有利條件。

3.1 變形控制值的確定

變形控制值是保護周邊軌道線結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)，進行支護設(shè)計，首先應(yīng)確定周邊軌道線的變形控制值。結(jié)合工程地質(zhì)勘察報告，同時考慮周邊兩條軌道線路尚未正式運營通車的有利條件，充分利用周邊兩條軌道線鋪軌前的這段時間，確定兩條軌道線路變形控制值為10mm。

3.2 支護方案的確定

確定變形控制值后，支護設(shè)計方案圍繞如何滿足變形控制值要求展開。

本工程基坑支護設(shè)計應(yīng)滿足兩方面的要求：一是周邊兩條地下軌道線的結(jié)構(gòu)安全要求，二是基坑開挖自身的安全要求。其中，周邊軌道線結(jié)構(gòu)安全的要求是本次支護設(shè)計考慮的重點。同時，因本工程需充分利用兩條軌道線鋪軌前的這段時間進行施工，支護設(shè)計還應(yīng)滿足工期的要求。

根據(jù)支護設(shè)計安全要求的不同，基坑支護可分為兩種類型：一是為保護既有軌道線而設(shè)置的圍護結(jié)構(gòu)，主要利用既有軌道線圍護結(jié)構(gòu)，并采用樁錨、雙排樁和土體加固組合形式對既有結(jié)構(gòu)（包括支護結(jié)構(gòu)）進行保護；二是本工程自身基坑支護，主要采用樁錨支護、懸臂樁支護和放坡簡易支護三種形式。支護設(shè)計的重點是第一種類型。

左側(cè)軌道線一支護設(shè)計：理由既有軌道線樁錨支護。

右側(cè)軌道線二支護設(shè)計：利用既有軌道線圍護樁，并對右側(cè)兩條軌道線間進行土體加固寬度，深度20.0m，平面格柵式布置；并在上方加設(shè)300mm配筋墊層厚度。

3.3 支護施工方法的確定

左側(cè)軌道線施工采用的為樁錨支護，明挖法施工；右側(cè)軌道線施工采用的內(nèi)撐法，明挖法施工。綜合考慮基坑支護設(shè)計和工期要求及兩條軌道線項目進度，本工程采用明挖法施工。

4 計算分析

本工程采用FLAC3D3.0有限差分軟件進行模擬分析，主要參數(shù)如下：

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根據(jù)FLAC3D3.0數(shù)值模擬結(jié)果，軌道線二左側(cè)支護樁最大水平變形約為7.45mm，滿足10mm控制值要求。

5 基坑施工要求

5.1 基坑開挖要求

本工程基坑開挖施工應(yīng)按“先撐后挖，先深后淺，分層開挖”的順序進行，土方開挖過程中，插入支護錨桿、樁間混凝土噴層、護坡、工程樁等工序的施工；并嚴格按照基坑支護設(shè)計要求分步開挖：

第一步：開挖基坑至兩側(cè)軌道線回填標高位置，并截斷原有圍護樁，在此標高上打設(shè)工程樁；

第二步：采用三軸攪拌樁/高壓旋噴樁加固地層，做樁頂冠梁、拉梁及配筋墊層；

第三步：基坑開挖至設(shè)計標高。

5.2 施工重點和難點分析

5.2.1 如何保證周邊結(jié)構(gòu)安全的同時保證本工程施工進度。

本工程施工最大的重點和難點在于既要加快施工進度，又要保證兩側(cè)既有軌道線的安全；施工速度慢，兩側(cè)軌道線如進入試運行階段，現(xiàn)有支護設(shè)計將要重新設(shè)計，并大幅度增加工程造價；而過于加快工程進度，將對兩條既有軌道線造成不利影響；進度和對既有線的保護要同時滿足。通過優(yōu)選支護設(shè)計方案，并優(yōu)化施工工藝，滿足工期和安全的要求。

5.2.2 周邊軌道線保護要求高

本工程最大的安全風險在于周邊軌道線的安全保護。首先，明確兩條軌道線路保護標準。然后，以該標準為依據(jù)，充分考慮周邊有利條件，并最大可能的利用原有維護結(jié)構(gòu)，將對周邊工程的影響降到最低；同時，加強施工技術(shù)交底和監(jiān)測，做到信息化施工。

5.2.3 工期緊張，工序繁雜，場地環(huán)境復(fù)雜

因工期緊張，土方開挖、支護樁及土體加固、降水、基礎(chǔ)樁施工穿插進行，工序繁雜，合理的前期策劃和施工部署是保證工程順利開展的基礎(chǔ)。

同時，周邊兩條軌道線施工尚未全部完成，不同工程間交叉施工多，而三個工程又分屬不同的單位，場地環(huán)境復(fù)雜、協(xié)調(diào)工作多、難度大。建立順暢的聯(lián)動和溝通機制，是工程順利進行的重要保證。

6 施工監(jiān)測

本工程工期緊，施工難度大，工序復(fù)雜，安全保護要求高，對施工監(jiān)測提出了更高的要求。監(jiān)測分為基坑監(jiān)測和周邊既有軌道線結(jié)構(gòu)監(jiān)測兩部分，其中周邊既有軌道線結(jié)構(gòu)監(jiān)測是工作的重點。

6.1 基坑監(jiān)測

基坑支護結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境全面監(jiān)測內(nèi)容包括：支護結(jié)構(gòu)頂部水平和沉降位移監(jiān)測、地面沉降監(jiān)測點、支護結(jié)構(gòu)深部水平位移、錨索拉力監(jiān)測點、地下水位觀測點等。

6.2 周邊軌道結(jié)構(gòu)監(jiān)測

周邊既有軌道線結(jié)構(gòu)監(jiān)測主要內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)豎向位移、結(jié)構(gòu)水平位移、相對收斂、裂縫等。

6.3 監(jiān)測的要求

1）周邊軌道線結(jié)構(gòu)監(jiān)測應(yīng)從測定監(jiān)測項目初始值開始（初始值應(yīng)在外部作業(yè)實施前測定，應(yīng)至少取連續(xù)測量三次的穩(wěn)定值的平均數(shù)作為初始值），至外部作業(yè)完成且監(jiān)測數(shù)據(jù)區(qū)域穩(wěn)定后結(jié)束，且初始值應(yīng)經(jīng)過各相關(guān)方確認。

2）基坑施工前應(yīng)對周邊建筑物的現(xiàn)狀做好調(diào)查及取證工作，以免產(chǎn)生糾紛；周邊建筑物的報警值應(yīng)結(jié)合建筑物的裂縫觀測確定，并應(yīng)考慮建筑物原有變形與基坑開挖造成的附加變形的疊加。

3）監(jiān)測數(shù)據(jù)必須做到及時、準確和完整，并及時通報各單位；

4）采用信息化動態(tài)施工，即以現(xiàn)場量測為手段，以量測數(shù)據(jù)為依據(jù)，指導(dǎo)后續(xù)的施工。

結(jié)束語：本工程通過合理的支護設(shè)計組合和現(xiàn)場統(tǒng)籌協(xié)調(diào)以及信息化動態(tài)施工管理手段，確保了工程施工期間周邊軌道線的結(jié)構(gòu)安全。

本工程基坑支護設(shè)計方案復(fù)雜，施工難度大，工序交叉多，對設(shè)計和施工人員都是一個巨大的挑戰(zhàn)，工程取得的相關(guān)成果，對后續(xù)緊鄰既有線施工具有一定的借鑒意義。