地下室基坑臨近盾構結構影響分析探討

李連秀（福建兆翔機場建設有限公司，福建 廈門 361006）

1 工程概況

1.1 站址環境

磁窯地下車輛基地選址位于廈門市同安新區磁窯地區，磁窯地下車輛基地地塊為西南-東北的長方形；場地西北側緊鄰同集中路，東北角為龜山，東側及南側為規劃道路，用地東南角為星海灣別墅區。地塊長約1260m，寬約113m～290m，總占地面積約20公頃。現狀場地高差較大，場地最高處約22.2m，最低處約11.0m。

1.2 基坑概況

磁窯地下車輛基地基坑寬度約20m～170m，長約1295m，基坑深度約6.8m～18m。臨近廈門現代通商用汽車服務有限公司側地塊基坑最淺，深度約6.8m；臨近星海灣別墅側地塊基坑最深，深度約18m。

1.3 臨近建、構筑物及管線情況

基坑開挖影響范圍內的管線，主要位于同集路下。主要為Ф1000的雨水管、Ф600的雨水管、Ф300的污水管、600×450的10kV電力、400×200軍用光纜、Ф500燃氣管等。基坑開挖影響范圍內的建（構）筑物主要有后鄭人行天橋、禹州大學城人行天橋、福澤路高架橋橋墩、天馬山公園站至洪塘頭站盾構區間、排水渠（擬遷改）、運轉中心及維修中心（待建）等。結合現場情況，磁窯地下車輛基地基坑先于天馬山公園站出入口、排水渠管線施工；運轉中心及維修中心考慮工期問題，先于磁窯地下車輛基地基坑施工；天馬山公園站至洪塘頭站盾構區間為待建區間，施工工序尚未確定，現階段按基坑先于盾構施工和后于盾構施工分別進行風險分析。

2 主要地質情況

基坑范圍內主要地層自上至下主要為雜填土、素填土、粉質黏土、殘積砂質黏性土、全風化花崗巖、強風化花崗巖、微風化花崗巖，基坑底主要處于殘積砂質黏性土。殘積層及全、強風化巖具有遇水易軟化、崩解、強度急劇降低的特點。

3 停車場基坑方案

考慮到同集路側管線及建（構）物眾多，基坑采用鉆孔灌注Ф1000@1500（局部Ф200@1500）+錨索+Ф800@1500旋噴樁止水方案。基坑臨近同集路側盾構區間較近，考慮到基坑深度約10m，且盾構區間位于基坑以下，本階段按最不利工況，盾構區間先于基坑施作，基坑采用鉆孔灌注樁Ф1000@1500+錨索+Ф 800@1500旋噴樁止水方案。按磁窯地下車輛基地基坑施工完，結構主體施工后，待錨索拆卸回填后方可施工排水箱涵。基坑臨近規劃路側，考慮到規劃路較磁窯地下車輛基地基坑施工早，且規劃路下存在管線敷設，故基坑采用鉆孔灌注樁Ф800@1500+錨索方案。臨近場區內新建建筑物側，考慮到該建筑物與基坑會同期施工，建筑物距離結構圍護樁邊約15.5m，故基坑采用鉆孔灌注樁Ф800@1500+錨索方案。臨近龜山側，考慮到排水渠后期施工，避免后期方案有變，故現階段基坑采用鉆孔灌注樁Ф 800@1500+錨索方案。基坑深度約13m～18m，周邊環境良好，無重要管線及建（構）筑物，因基坑較深，不宜采用土釘墻，經造價比選，放坡造價較低，故采用放坡方案。基坑深度約6.8m～7.4m，基坑較淺，周邊環境良好，無重要管線及建（構）筑物，故采用放坡方案。

4 臨近盾構區間影響分析

4.1 臨近盾構區間概況

廈門市天馬山公園站至洪塘頭站盾構區間為待建盾構區間，與磁窯地下車輛基地基坑施工先后順序尚未明確，現階段按最不利情況盾構區間施工完成后再對基坑開挖進行設計。經核實，盾構區間管片外徑6.2m，內徑5.5m，壁厚0.35m。管片類型為Ⅱ類，管片外側配筋6Ф20+4Ф16，內側鋼筋為6Ф20+2Ф25。右線CK24+100~CK24+600盾構區間臨近磁窯地下車輛基地基坑圍護外輪廓水平距離約8.4m~24.7m，盾構埋深約12m~20m，盾構區間頂距離基坑底豎向距離約0.66m~10.4m。該區域的盾構區間右線設計坡度為-20.086‰，盾構與基坑關系大致為由遠到近、由淺入深的位置關系。若盾構先于基坑施工，基坑開挖對盾構區間產生影響。

4.2 盾構結構變形要求

盾構變形需滿足《工程監測技術規范》要求，城市既有線隧道結構變形控制值：隧道結構沉降累計值為3m~10mm，變化速率1mm/d；隧道結構上浮累計值為5mm，變化速率1mm/d；隧道結構水平位移3m~5mm，變化速率1mm/d；隧道差異沉降0.04%Ls；隧道結構變形縫差異沉降2m~4mm，變化速率1mm/d。Ls為沿隧道軸向兩監測點距離。

4.3 臨近盾構變形影響分析

現根據基坑與盾構區間的平面關系，選取三個典型基坑剖面對盾構管片進行數值分析，具體分析如下：

①根據基坑剖面，基坑深度約10.34m~11.24m，盾構區間里程為CK24+100~CK24+150，盾構區間臨近磁窯地下車輛基地基坑圍護外輪廓水平距離約18m~24.7m，盾構埋深約12m~13m，盾構區間頂距離基坑底豎向距離約0.66m~1.66m。根據地勘臨近鉆孔，該鉆孔揭示基坑深度范圍土層分布分別為素填土、粉質黏土、凝灰熔巖殘積黏性土、碎裂狀強風化凝灰熔巖和微風化凝灰熔巖，盾構區間主要處于碎裂狀強風化凝灰熔巖中。現按盾構區間最不利水平距離18m，盾構區間頂距離基坑底豎向距離1.66m，采用MidasNX進行數值分析。

經計算，磁窯地下車輛基地基坑樁頂水平位移約為4.6mm，地表沉降約為1.4mm，臨近基坑的盾構區間最大水平位移為0.4mm，最大豎向位移為1.1mm，如圖1和圖2所示，盾構變形滿足《工程監測技術規范》要求。盾構管片最大彎矩142kN·m，最大軸力873kN，經計算盾構配筋滿足設計要求。

圖1 盾構區間水平位移圖（單位：m）

圖2 盾構區間豎向位移圖（單位：m）

②根據基坑剖面，基坑深度約9.34m~10.34m，盾構區間里程為CK24+200~CK24+280，盾構區間臨近磁窯地下車輛基地基坑圍護外輪廓水平距離約8.6m~12.2m，盾構埋深約13m~14.6m，盾構區間頂距離基坑底豎向距離約2.66m~4.3m。根據地勘臨近鉆孔，該鉆孔揭示基坑深度范圍土層分布分別為素填土、凝灰熔巖殘積黏性土、全風化凝灰熔巖、強風化凝灰熔巖和碎裂狀強風化凝灰熔巖，盾構區間主要處于全風化凝灰熔巖中。現按盾構區間最不利水平距離8.6m，盾構區間頂距離基坑底豎向距離4.3m，采用MidasNX進行數值分析。

經計算，磁窯地下車輛基地基坑樁頂水平位移約為4.2mm，地表沉降約為2.9mm，臨近基坑的盾構區間最大水平位移為2.2mm，最大豎向位移為0.7mm，盾構變形滿足《工程監測技術規范》要求。盾構管片最大彎矩192kN·m，軸力413kN，經計算盾構配筋滿足設計要求。

③根據基坑剖面，基坑深度約9.94m，盾構區間里程為CK24+280~CK24+600，盾構區間臨近磁窯地下車輛基地基坑圍護外輪廓水平距離約8.4m~16m，盾構埋深約14.6m~20m，盾構區間頂距離基坑底豎向距離約4.3m~10.4m。根據地勘臨近鉆孔，該鉆孔揭示基坑深度范圍土層分布分別為素填土、粉質黏土、凝灰熔巖殘積黏性土、全風化凝灰熔巖、強風化凝灰熔巖和碎裂狀強風化凝灰熔巖，盾構區間主要處于全風化凝灰熔巖和碎裂狀強風化凝灰熔巖中。現按盾構區間最不利水平距離8.4m，盾構區間頂距離基坑底豎向距離10.4m，采用MidasNX進行數值分析。

經計算，磁窯地下車輛基地基坑樁頂水平位移約為5.9mm，地表沉降約為5.3mm，臨近基坑的盾構區間最大水平位移為1.4mm，最大豎向位移為2.2mm，盾構變形滿足《工程監測技術規范》要求。盾構管片類型為Ⅱ類，管片外側配筋6Ф20+4Ф16，內側鋼筋為6Ф20+2Ф25，滿足設計要求。最大剪力為：V=201kN，抗剪驗算：V=201kN＜0.7ftbh0=406kN，抗剪滿足。襯砌環的縱、環縫采用彎螺栓連接，每環縱縫采用12個M30連接螺栓、每個環縫采用16個M30連接螺栓。2個6.8級M30螺栓所能承受的剪力V=2×190×561/1000=213.2kN，抗剪滿足要求。

綜上所述，臨近盾構區間基坑采用Ф1000@1500鉆孔灌注樁+錨索+旋噴樁止水帷幕方案，距離盾構區間較近處嵌固深度加長至盾構底板底下2m，且臨近盾構區間基坑長度方向500m范圍內，基坑開挖應分段分期開挖，加強監測，滿足設計要求。

5 結語

磁窯地下車輛基地基坑面積較大，臨近基坑盾構區間較近，且盾構區間沿基坑縱向延伸較長，基坑大面積開挖勢必會對盾構區間變形造成影響，結合計算軟件綜合分析，臨近盾構區間的基坑開挖采用可拆卸的錨索方案是可行的，對盾構區間影響變形可控。