鄰近地鐵盾構隧道的深基坑施工要點及施工監測研究

龍僑平

（中國水利水電建設工程咨詢中南有限公司，長沙410014）

1 引言

在城市交通體系建設中，地鐵作為重要的組成部分，能更好地促進城市整體經濟的發展，滿足了當前城市發展的硬性需求。在工程建設過程中，相關部門應當重視地鐵隧道周邊的深基坑施工，并將其作為一項重要的監管內容。本文針對鄰近地鐵盾構隧道的深基坑施工進行深入研究。

2 工程概況

以廣州市地鐵10號線東湖站為例，車站北接署前路站，南接濱江東路站。車站位于廣州市越秀區東湖路的東山湖公園西側，與已建6號線及同期12號線換乘，車站有效站臺中心里程為YDK12+325.700，設計起、終點里程為YDK12+211.700、YDK12+411.500。車站為地下5層島式車站，與10號、12號線疊線布置，車站全長199.8 m（12號線249.815 m），標準段寬54.2 m，車站基坑開挖深度40.2 m。本站與12號線同期施工建設采用島式疊線設置。

東湖站采用明挖順作法施工，本項目基坑安全等級為一級。車站圍護結構采用地連墻圍護+內支撐支護形式，墻體厚度為1.0 m。標準段基坑豎向設置5道混凝土支撐，擴大端設5道混凝土撐，中間設3道中立柱，墻頂設置混凝土冠梁（尺寸為1 200 mm×1 200 mm），設置壓頂梁（尺寸為800 mm×800 mm）。

3 鄰近地鐵盾構隧道的深基坑施工要點

3.1 支撐結構

在鄰近地鐵工程的深基坑施工過程中，對基坑的跨度和穩定性有非常高的要求。通過分析工程情況得知，為了更好地滿足施工要求，可以通過架設豎向立柱來確保其在平面外的穩定性，通過合理確定桿件截面或縮短桿件計算長度來確保其在平面內的穩定[1]。

在施工技術水平不斷提高的背景下，以型鋼組合支撐體系為代表的新體系已經成為地鐵周邊工程施工過程中常用的一種，具備整體性、獨立性以及連接性特點，在一定程度上降低了桿件的臨界荷載，減弱了周邊土體約束力[2]。從整體的角度分析，地鐵盾構施工過程中，要提高結構抵抗土地自重的能力，應設置型鋼組合支撐體系，用以加強整個體系側面的剛度。

3.2 圍護結構

擬建場地位于廣州市越秀區東湖路的東山湖公園西側，基坑圍護結構施工、土方開挖、降水施工易使既有地鐵隧道產生較大變形，因此，需在設計與施工階段制定嚴密的既有地鐵結構保護措施，并在施工過程中對地鐵結構進行監測，防止引起隧道結構變形過大。

深基坑施工對鄰近地鐵盾構隧道圍護體系的影響也是需要重點考慮的問題。除此之外，施工人員在施工過程中需要根據已有施工方案對鉆孔灌注樁、SMW三軸止水樁在內的圍護裝置進行支護，通過儀器設備對相鄰地鐵隧道周圍土體的水平移動情況進行測量，并將實際測量結果與理論結果進行對比，給出準確的檢測報告[3]。通過分析深層土體位移曲線，工作人員可以發現這幾個檢測位置的實際測量結果與預期達到的結果非常一致，可見實踐與理論基本吻合。

與傳統的施工模式相對比，鋼筋混凝土支撐憑借自身易成型、截面剛度大、不易受外界因素影響等特點受到施工單位的高度重視和廣泛使用，尤其是在基坑施工過程中，型鋼組合支撐的主要優勢在于可以與承受壓力的型鋼形成網絡狀結構，提高基坑圍護結構的穩定性，并且非常符合當前工程施工的實際需求[4]。

3.3 地下水控制

在河漫灘地區，為了確保基坑開挖面穩定并提供施工作業面，深基坑需實施坑內降水。本工程范圍內地質結構的3～6層為第二承壓含水層，埋深較大但承壓水頭高，有突涌風險。如果圍護結構密封性不足，將引起周邊水位下降，導致隧道管片受力變化[5]。本工程采用地下連續墻入巖隔斷承壓水，為了防止坑內減壓降水對地鐵隧道產生不良影響，在鄰近隧道范圍內，對處于3～6層第二承壓含水層范圍的地連墻槽段進行接縫施工，同時采用φ2 400 mm的大直徑高壓旋噴樁進行接縫止水加強。封堵樁長度為11.1 m，樁頂位于第二承壓水層以上6.37 m，樁底位于第二承壓水層以下2.03 m。

4 隧道變形監測

4.1 零狀態普查

隧道沉降：運營初期，項目段上行線最大沉降為2.5 mm，最大隆起0.3 mm；項目段下行線均為隆起，且最大隆起3.4 mm。

隧道水平直徑收斂：對項目段上下行線累計134環盾構管片進行了逐環觀測，并與標準盾構隧道的直徑進行對比，經過對比發現，最大差值為29.4 mm。

隧道表觀病害：項目段上行線67環盾構隧道，9環存在隧道表觀病害，病害占比13.4%，項目段下行線67環盾構隧道，16環存在隧道表觀病害，病害占比23.9%，隧道主要表觀病害為螺栓孔、注漿孔及環縱縫管片滲漏。

4.2 變形監測內容

項目施工過程中，需要采用人工結合自動化監測的方法完成對項目段隧道沉降、水平直徑收斂、靜態幾何變形等情況長時期的監測，并且需要對隧道的表觀病害進行巡查統計[6]，主要監測范圍包括基坑正投影段地鐵上、下行線隧道及兩端，所檢測的內容需要各向外擴50 m（總長約200 m）。根據GB 50308—2008《城市軌道交通工程測量規范》，監測基準網按Ⅱ級垂直位移監測控制網的技術要求，布設成閉合水準路線，觀測2次。在基坑正投影段測點布置較密，累計布設了42個沉降監測點、28個隧道收斂監測環。

4.3 監測控制標準

根據DB33/T 1139—2017《城市軌道交通結構安全保護技術規程》和GB/T 50308—2017《城市軌道交通工程測量規范》，結合地鐵結構初始狀態，制定地鐵隧道變形主要監測控制標準，標準的具體內容給見表1。

表1 監測控制標準表

4.4 監測結果

基坑施工完成后的監測數據顯示，地鐵隧道產生的累計沉降2.2 mm、水平收斂3.7 mm（相對標準圓24.1 mm），變形相對比較穩定；地鐵上行線、下行線隧道水平位移最大值分別為8.0 mm、3.7 mm（向基坑側）。根據施工期間監測數據，將施工期間地鐵隧道水平位移歷時曲線繪制（見圖1）。

圖1 隧道水平位移曲線圖

對靠近基坑側的上行線隧道各施工階段水平位移累計值、水平位移變形速率進行統計，見表2。

表2 各施工階段水平位移變化量

通過分析圖1和表2可以看出，基坑施工過程中，靠近基坑的地鐵上行線隧道的水平位移明顯大于遠離基坑的下行線隧道；基坑3、4層土方開挖過程中地鐵上行線隧道變形的速率要明顯大于1、2層土方開挖期間的變形速率，但是，基于總體變形情況分析，變形都在可控范圍內[7]。監測數據表明，地鐵隧道變形與基坑退讓距離、開挖深度關聯程度比較大。

建議嚴格控制基坑開挖深度及與地鐵隧道之間的距離；同時，在基坑圍護、土方開挖、降水階段須采取相應的地鐵保護措施，有助于減小基坑施工對鄰近地鐵隧道的變影響。

5 結語

綜上所述，加強地鐵隧道周邊的深基坑施工要點管理，并將其作為一項重要的監管內容，對于提高基坑圍護結構的穩定性，保證基坑施工質量有重要意義。本文以廣州市地鐵10號線東湖站為研究對象，結合工程施工特點，總結施工全過程變形控制的綜合流程，關注支護結構的穩定性以及支護體系外的環境的變形等問題，根據具體情況制定有效的應對舉措，避免出現不均勻沉降問題，保障工程建設的質量和安全性。