基坑開挖施工對鄰近運營地鐵隧道變形影響分析

汪傳勝

中鐵四局第五工程有限公司 江西九江 332000

就目前來看，城市地鐵線路不斷增多，大眾出行質(zhì)量明顯提升，但也使得大量基坑工程在地鐵保護(hù)范圍內(nèi)開展，地鐵隧道面臨的變形風(fēng)險更加顯著。因此為從根本上保障地鐵路線的安全運營，相關(guān)管理部門需做好開發(fā)期間的變形檢測工作，全面評價基坑工程對地鐵隧道的變形影響，據(jù)此優(yōu)化地鐵施工技術(shù)，制定出更加科學(xué)的施工方案。

1 工程概況

本文以某市一建筑工程為例，該工程占地面積約為，50,080.37平方米，建筑面積約為24,360平方米，建筑一段基坑邊線距地鐵左線隧道約9米，基坑深度為9.6米，主要采用雙排樁支護(hù)手段。

1.1 工程基坑支護(hù)設(shè)計

為從根本上控制基坑施工對地鐵隧道穩(wěn)定性造成的影響，在基坑支護(hù)期間，主要采用了雙排灌注樁結(jié)構(gòu)，樁徑為1.2米，間距為1.8米[1]。在前排灌注之間運用素混凝土咬合樁，使灌注樁整體的穩(wěn)定性得到保障。

1.2 施工現(xiàn)場

建筑工程基坑施工現(xiàn)場的沿途特征進(jìn)行勘察，發(fā)現(xiàn)施工場地內(nèi)強風(fēng)化花崗巖的變形模量最大，需在監(jiān)測隧道變形期間對該地形結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格管控。

2 基坑支護(hù)對地鐵隧道變形的影響分析

基坑施工對地鐵隧道變形的影響主要體現(xiàn)在兩個方面：第一，基坑開挖前對地鐵隧道的影響，因基坑后排樁與地鐵隧道的邊線距離較近，因此在后排裝支護(hù)成孔期間，應(yīng)力釋放會導(dǎo)致地鐵隧道周邊土體發(fā)生變形，從而嚴(yán)重影響到地鐵隧道的穩(wěn)固性[2]；第二，基坑開挖期間對地鐵隧道變形程度的影響。在基坑開挖過程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)會發(fā)生明顯的側(cè)向位移，導(dǎo)致基坑底部隆起，使地鐵在正常運營過程中發(fā)生危險。

2.1 基坑支護(hù)樁施工影響

在基坑支護(hù)樁成孔期間，過大應(yīng)力會導(dǎo)致孔壁坍塌，周圍土體結(jié)構(gòu)發(fā)生變形與位移，使地鐵線路面臨極大安全隱患。為從根本上控制基坑支護(hù)樁成孔對地鐵隧道穩(wěn)定性造成的不利影響。同時，在基坑支護(hù)樁成孔期間使用泥漿護(hù)壁正循環(huán)方式，將泥漿液面與壓力控制在一定范圍之內(nèi)，確保鉆孔灌注樁的深度如何即可開挖與支護(hù)要求。觀測采用泥漿護(hù)壁方式后周邊土體的位移情況，因土體結(jié)構(gòu)應(yīng)力釋放，導(dǎo)致土地結(jié)構(gòu)向成孔方向位移，地鐵隧道周邊的土體受到影響，呈現(xiàn)出向上位移的發(fā)展趨勢。

應(yīng)用先進(jìn)的監(jiān)測手段對采用泥漿護(hù)壁法后地鐵隧道的變形圖像進(jìn)行繪制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在地鐵隧道水平位移要大過垂直位移，位移距離約為2.14毫米，垂直位移為1.54毫米。

2.2 支護(hù)樁混凝土澆筑影響

在基坑支護(hù)樁混凝土澆筑期間，也可對周邊地鐵隧道造成一定變異影響。通過增加側(cè)向壓力的方式，模擬混凝土澆筑環(huán)節(jié)。因混凝土材料具有一定的流動性，在灌入孔壁內(nèi)時，會使孔道壓力增大，對地鐵隧道的穩(wěn)定性造成侵?jǐn)_。經(jīng)過實際監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，混凝土澆筑環(huán)節(jié)會使地鐵隧道朝向遠(yuǎn)離支護(hù)樁的方向水平位移，但其所造成的影響遠(yuǎn)比成功施工要小。

2.3 基坑開挖對地鐵隧道變形的影響

為更好分析出基坑開挖環(huán)節(jié)對周邊地鐵隧道的變形影響，可通過監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)，建立計算模型的方式獲得分為結(jié)果。具體來說，基坑工程距離地鐵邊線坐車約為9米，地鐵隧道結(jié)構(gòu)主要采用小導(dǎo)管支護(hù)手段，基坑開挖主要分為三個環(huán)節(jié)，每環(huán)節(jié)開挖深度為兩米。

在地鐵隧道變形模型建立期間，需相關(guān)技術(shù)人員做好支護(hù)樁與樁墻之間的換算工作，測量地鐵隧道前排樁以及后排樁樁墻厚度，分析地鐵隧道現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力錨固結(jié)構(gòu)，建立起更加完善的變形有限元模型。

細(xì)致分析模型特征以及位移情況，發(fā)現(xiàn)地鐵隧道變形情況在基坑開挖不同階段的數(shù)值呈現(xiàn)出巨大差異[3]。在基坑開挖期間，地鐵隧道結(jié)構(gòu)會發(fā)生一定的向上位移與水平位移，第二與第三開挖環(huán)節(jié)對地鐵隧道結(jié)構(gòu)的變形影響最大。

由于基坑支護(hù)樁的埋深超過基坑底部，使支護(hù)樁產(chǎn)生一定嵌固作用，呈現(xiàn)出水平位移趨勢。

2.4 控制基坑開挖對地鐵隧道變形影響的措施

通過細(xì)致分析基坑不同開發(fā)階段對地鐵隧道的變形影響，發(fā)現(xiàn)基坑最大水平位移為4.31毫米，垂直位移為3.83毫米。因基坑水平位移已超過報警值，因此需對開挖環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，提升基坑支護(hù)環(huán)節(jié)監(jiān)管力度，確保所應(yīng)用的雙排樁結(jié)構(gòu)能夠在保證基坑整體穩(wěn)定性的同時，減少對地鐵隧道的變形影響。

積極與設(shè)計部門、巖土勘察部門進(jìn)行溝通，分析基坑開挖施工可能會對地鐵隧道變形造成的影響以及最大風(fēng)險，在施工期間可先施工后排樁在施工前排樁，確保兩樁的強度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在確保所有支護(hù)樁各項性能符合規(guī)范的前提下，才可開展冠梁與連梁施工，從根本上提升基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)整體性，控制基坑開挖對地鐵隧道造成的擾動影響。

注重對基坑開挖現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的分析，確保實測數(shù)據(jù)全面真實，能夠為后期施工方案的完善提供參考依據(jù)。積極引進(jìn)更加先進(jìn)的現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)，從根本上提升監(jiān)測人員專業(yè)水平與職業(yè)素養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)開挖環(huán)節(jié)對地鐵隧道造成的變形影響，評估實際變形情況，制定出更加科學(xué)有效的變形風(fēng)險管控方案，從根源處規(guī)避因基坑施工導(dǎo)致的地鐵隧道變形、開裂等問題，為保障基坑開挖環(huán)節(jié)有序開展做好萬全準(zhǔn)備工作。

3 結(jié)語

總而言之，經(jīng)過數(shù)值分析計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，新建基坑施工會使地鐵隧道結(jié)構(gòu)的最大豎向變形值增加，隧道呈現(xiàn)出總體下沉變形的特征。為確保基坑開發(fā)工作不會對周邊地鐵路線造成嚴(yán)重不利影響，相關(guān)技術(shù)人員需結(jié)合監(jiān)測數(shù)值，對施工方案進(jìn)行不斷完善。