地鐵車站深基坑施工對周圍環境影響評價分析

杜明玉，阮慶松，彭進強，梅子廣

(1．中國地質大學(武漢)工程學院，湖北 武漢 430074;2．中鐵十九局集團 軌道交通有限公司，北京 101300)

地鐵車站深基坑施工對周圍環境影響評價分析

杜明玉1，阮慶松1，彭進強2，梅子廣1

(1．中國地質大學(武漢)工程學院，湖北 武漢 430074;2．中鐵十九局集團 軌道交通有限公司，北京 101300)

深基坑工程往往周邊交通繁忙，地下管線縱橫交錯，開挖過程容易引起土體變形，如果控制不好會對周圍環境造成很大的影響。因此在深基坑施工過程中除了采取合理的安全支護措施外，還需要控制好深基坑對周圍環境的影響。以武漢市中南路地鐵車站深基坑對周圍環境的影響為例進行分析，并結合現場施工具體情況和監測數據，對地鐵基坑建設對周圍環境的影響進行了討論，提出了相應的控制技術。

地鐵車站 深基坑 周圍環境 影響 監測

隨著經濟的發展，各類基礎建設的不斷進行，城市可用建設面積越來越少，地下空間的利用成為城市建設的發展趨勢，相應的深基坑施工也越來越普遍。深基坑工程往往周邊交通繁忙，地下管線縱橫交錯，開挖過程容易引起土體變形，如果控制不好會對周圍環境造成很大的影響。因此在深基坑施工過程中除了采取合理的安全支護措施外，還需要控制好深基坑對周圍環境的影響。

地鐵深基坑建設對周圍環境的影響，主要是深基坑開挖、降水過程中破壞了土體自然狀態造成周圍的土層變形，從而引起周邊建筑物及地下管線的變形等。

1 深基坑開挖過程中土體的變形機理

深基坑開挖變形的誘發因素主要有兩個方面:一是在基坑工程開挖之前，一般需要采取相應的降水措施。而地下水位降低往往引起地表沉降，相應形成以水位降落漏斗為中心的地表沉降變形區。這樣在深基坑施工影響范圍內的建筑物、道路等都因此不均勻沉降，引起斷裂、傾斜甚至倒塌，影響到各項工程和設施的使用功能和安全。二是在深基坑開挖工程中，土體自然狀態被破壞和擾動，引起土體結構的初始應力平衡狀態被破壞，土體內的應力場變化，進而造成地表沉降和橫向移動，對周圍環境造成不良的影響。

2 地鐵深基坑開挖對周圍環境的影響

2.1 深基坑開挖對周圍建筑物的影響

地鐵深基坑一般在城市主城區，建筑物密集，基坑施工場地狹小，另外有重要的建筑和文物等要保護，所以深基坑施工對周圍建筑物的影響備受關注。如果支護不及時和支護強度不夠就會引起變形過大，甚至深基坑會坍塌，不僅造成經濟損失，而且危及人身安全。由于深基坑開挖過程是對土體原始狀態進行破壞和擾動的過程，會引起坑底產生回彈現象，同時基坑的降水過程會使土層固結，造成建筑物下方土體發生沉降變形。另外因為土層的性質不同，所以建筑物基礎的變形大小不同，這樣就產生了不均勻變形，從而導致建筑物傾斜、開裂甚至倒塌等。

2.2 深基坑對周圍地下管線的影響

隨著城市的發展，市政地下管線越來越密集，在基坑施工場地周圍可能存在各種各樣的地下管線，如果被破壞就會直接影響到人民的生活和財產安全，所以深基坑在開挖前就需要對坑內的地下管線進行處理或改遷。由于深基坑施工時土體受力狀態發生變化，降水過程引起土體沉降變形，加之車輛頻繁出入，這樣影響范圍內的地下管線亦會隨之變形、破壞。因此在基坑開挖之前務必要了解清楚基坑的開挖情況、管線距離基坑的距離、管線的埋設情況等。

2.3 深基坑開挖對地表和道路的影響

在深基坑開挖時，因為土體的平衡狀態被破壞，所以周圍環境的平衡狀態也受到影響。尤其一般基坑工程都需要進行降水，地下水位下降，勢必會引起地下水位越來越深，對大城市水供應是一個問題，對生態環境亦是一種損害。一般深基坑工程建設在城市繁華地帶，灰塵、噪音、建筑垃圾等難免會污染周圍環境。而且深基坑在施工其間，場地周圍都要封閉，占用交通道路，這樣增加了交通壓力，給人民的生活帶來不便。

3 工程實例

3.1 工程概況

武漢市地鐵中南路站位于武漢市武昌區中南路下面。車站的西邊主要有湖北文物大樓及外文書店建筑群和中南商業大樓及中南廣場購物中心建筑群。前者地上7層，半地下室，獨立樁基;后者地上分別是8～45層，框架結構，樁筏基礎。車站的東邊有:湖北省石油化工行業管理辦公樓，地上6層，前面商鋪地上2層，條形基礎;世紀中商百貨，地上28層，框架結構，筏基;鵬程時代，地下2層，筏板基礎;湖北省建設廳的商業及相關用房，地上分別有2～5層不等。

本車站主體結構采用蓋挖逆作法施工，基坑平面呈長方形，主體基坑長度約290.0 m，寬度約42.9 m，開挖深度約為16.3～18.2 m。施工頂板結構時的淺基坑采用明挖法分期倒邊施工，淺基坑開挖深度約為4 m。根據車站地質勘察報告，綜合考慮車站周邊環境及規劃情況，主體圍護結構采用厚800 mm的地下連續墻，墻頂設冠梁。各層樓板作為支撐體系使用，中間柱下設獨立樁基，樁基在使用階段兼作抗拔樁。淺基坑一、二期分界處的圍護結構為一期采用鉆孔灌注樁+止水帷幕形式，二期采用土工格柵加筋擋土墻。淺基坑周邊其余部分的圍護結構以及主體基坑的圍護結構采用連續墻形式。先施工頂板及中間立柱，回填覆土，恢復交通，然后利用風道及出入口等進行主體結構施工。基坑所在位置均為現行道路，基坑離周邊建筑物較近，東側圍護結構距離周邊建筑物約10 m，西南角圍護結構距離周邊建筑物約2.8 m，西側圍護結構距離周邊建筑物約7 m。主體基坑安全等級為一級，淺基坑安全等級為二級。

3.2 地鐵深基坑對周邊建筑的影響

在地鐵深基坑周邊水利廳9號樓和外文書店離基坑距離比較近，在施工過程中可能發生事故，水利廳9號樓離基坑最近點3.5 m，外文書店離基坑最近點8.5 m。所以本文主要針對該兩個位置分析深基坑開挖施工對周圍環境的影響。監測點布置見圖1。

圖1 地鐵車站周圍建筑物監測點布置

1)水利廳9號樓

J7-1，J7-2，J7-3，J7-4 離基坑 3.5 m，受到比較大的影響。水利廳9號樓2011年沉降曲線見圖2。從圖2可知:最大累計沉降值為11.32 mm，等于1.4‰H(H為深基坑的深度)。J7-5，J7-6，J7-7，J7-8離基坑15 m，沉降變形較小。主要是深基坑降水過程使土體固結，導致地表沉降。除此之外，地下連續墻采用沖孔樁施工和斷面開挖，長期振動也加劇周圍建筑物的沉降變形。

2)外文書店

外文書店2011年沉降曲線見圖3。從圖3可知:深基坑開挖達到16.2 m，離深基坑8.5 m的外文書店最大沉降值為6.89 mm，等于0.42‰H。主要原因是深基坑采用沖孔樁施工，再加上第一層和第二層地下室開挖破壞了土體自然狀態，使土體發生了變形，導致周圍建筑物隨之變形。

圖2 水利廳9號樓沉降曲線

圖3 外文書店沉降曲線

3.3 深基坑對地下管線的影響

深基坑周圍有一道水管，在開挖施工時有可能直接損壞地下管線，而且開挖施工擾動了周圍土體，土體應力的釋放及重分布使管線受壓而斷裂，這樣會造成很大的風險，直接影響到人民的生活。因此在深基坑開挖施工過程中需要進行監測。如果地下管線受到影響較大，立即采取處理措施，改移地下管線的位置。從圖4可以看出:深基坑開挖達到16.2 m深度時，地下管線最大沉降值為7.05 mm。

圖4 地下管線沉降曲線(2011年)

4 控制措施

在深基坑施工之前，需要進行地質條件與水文地質調查，了解土體的特性及其變形規律，為各個環節的控制措施提供依據。對周圍環境要仔細調查，對于建筑物、地下管線等受到比較大的影響地段進行提前預測并加固處理，尤其是離基坑比較近的建筑物要采取超前預注漿等加固措施。對深基坑施工全過程進行監測，并根據監測數據實時調整、優化設計和施工工藝。做好明水疏排和暗水降排措施，嚴格控制降水過程。深基坑工程難免會出現意外的情況，在基坑開挖以前做好準備，一旦發生事故，立即處理。

5 結語

1)深基坑工程施工難免對周圍環境造成影響。基坑內降水或基坑開挖過程引起周圍土體變形，不及時支護或支護結構強度不夠，都會引起周圍土體往基坑方向位移。

2)地下水是地鐵車站深基坑開挖時影響周圍環境的重要因素之一。它對周圍建筑物的影響尤其明顯，水位下降再加上建筑物承重大，加劇了建筑物的沉降。

3)基坑開挖時土體的應力釋放再加上降水過程使土體發生位移，帶動了地下管線。所以在基坑開挖時要妥善處理地下管線。

4)靠深基坑較近的建筑受到的影響更明顯，變形較大，離基坑較遠的受到的影響較小。

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TU921;U231+．4

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10．3969/j．issn．1003-1995．2013．04．25

1003-1995(2013)04-0080-03

2012-09-10;

2012-12-20

杜明玉(1983— )，男，越南籍，碩士。

(責任審編 葛全紅)