近距離基坑開挖對下方運營隧道的影響研究

姚孟洋

(深圳中鐵二局工程有限公司，廣東深圳 518000)

近距離基坑開挖對下方運營隧道的影響研究

姚孟洋

(深圳中鐵二局工程有限公司，廣東深圳 518000)

以榮超后海大廈基坑工程為背景，分析了該基坑開挖對下方運營隧道的影響，并從土體加固、開挖方法、施工監測等方面，提出了控制隧道變形的措施，保證了地鐵隧道的安全運營。

深基坑，隧道，變形控制，土體開挖

0 引言

隨著城市軌道交通日趨完善，沿線已成為商業、住宅建筑等開發的黃金地帶，在已建成地鐵隧道附近進行深基坑開挖工程不可避免［1］。深基坑開挖卸荷引起周圍土層變形，導致隧道位移，嚴重威脅地鐵安全。在復雜施工環境下，深基坑工程設計、施工工藝對控制基坑施工所引起鄰近地鐵隧道變形就顯得尤為重要。

本文以榮超后海大廈基坑工程為背景，該基坑位于已運營的深圳地鐵隧道二號線科苑—后海站區間隧道上方，基坑底距隧道頂部的垂直距離1.6 m、水平距離4.8 m，基坑開挖面積為65 m× 60 m，采用常規的施工方案已經不能滿足地鐵隧道對變形控制要求。經驗表明，對基坑底主被動區域進行加固及結合考慮時空效應的信息化施工方法，可有效地控制基坑下方隧道的變形［2］。基坑下方隧道變形量大小與基坑開挖深度、開挖方式、基坑支護形式、基坑內外土層是否加固等諸多因素有關，任何一個因素改變都會影響到下方隧道的變形量。

本文從基坑開挖卸載施工工藝上提出基坑下臥隧道變形控制措施，有效的控制隧道變形。

1 工程概況

圖1 后海大廈基坑平面圖

榮超后海大廈項目位于深圳市南山高新區海云路西側，場地北側為南山軟件園產業基地大樓，南側為濱海大道，西側為在建的數字音頻大廈項目用地，東側為海云路(見圖1)，海云路下有正在運營的地鐵2號線(見圖2)。

圖2 地鐵隧道與后海大廈基坑相對位置關系圖

本工程基坑開挖深度17.5 m，采用D1 200@0.95 m鉆孔咬合樁加三道混凝土內支撐支護。基坑東側長62.3 m，走向與地鐵隧道平行，支護樁外側與左線隧道凈距為4.8 m。隧道位于礫質粘性土層中，左線距基坑底垂直距離僅為1.6 m，地下水位距地面以下0.5 m。

各地層巖土工程參數見表1。

表1 各地層巖土工程參數表

2 控制隧道變形措施

2.1 主被動區域土體加固

為了控制榮超后海大廈基坑開挖卸載過程中下臥隧道變形量，確保運行中地鐵二號線的安全，本工程在基坑東側咬合樁外圍增設一排D500@300單管高壓旋噴樁止水帷幕確保止水效果，同時在基坑底部內側采用梅花形D110@1 000注漿孔(5排)、外側采用梅花形D110@1 000注漿孔(2排)進行注漿加固(見圖3)。通過對東側基坑底部內外主被動區土體加固，增加土體強度，有效減小因土方開挖卸載而引起下方隧道的變形。

圖3 土層加固圖

地鐵隧道雖位于礫質粘性土層中，但基坑底與隧道頂凈距僅為1.6 m，如若不對基坑底部內外側土體進行加固，基坑開挖卸載必然引起隧道較大變形。通過對基坑底主被動區土體進行注漿加固，注入大量水泥漿，增強土體抗剪強度和回彈模量，從而控制基坑支護結構位移、坑底回彈以及下方隧道的變形。

2.2 土體開挖方法選擇

為確保地鐵運營安全，常規的土方開挖方法已不能滿足本工程要求，必須采用考慮時空效應的分塊、分層開挖方法對基坑進行開挖。

根據現場實際情況，將基坑平面上分四個區開挖(見圖4)，基坑土方開挖分四個階段進行。

圖4 基坑土方分區開挖示意圖

第一階段將出土坡道設置在基坑西北角，分層開挖二區首層，三區、四區首層和二層內支撐梁范圍內土體。

第二階段將出土坡道布置在基坑南側中部(見圖5)，分層開挖一區、二區土體直至第三道內支撐底部。

圖5 南側出土坡道布置圖

第三階段在南側出土坡道兩側靠咬合樁18 m范圍內各插打3排12 m長鋼板樁，開挖三區、四區土體至第三道內支撐底部。

第四階段分層開挖一區、二區、三區、四區剩余土方。

隧道監測結果顯示地鐵隧道的變形量完全在控制的范圍之內。

2.3 施工監測及信息化施工

本工程地質條件復雜多變，與運營地鐵隧道距離近。因此，施工過程中必須對地鐵隧道變形、基坑支護結構和周圍土體的實際受力、位移情況進行監測，及時掌握地鐵隧道及基坑變形動態。本工程施工過程中采用全自動監測系統進行信息化施工。在基坑支護結構咬合樁施工、地基注漿加固、基坑土方開挖各階段，根據監測系統實時監測數據，實時調整基坑開挖順序及進度，優化理論計算和數值分析中相關土層參數。并根據理論計算和數值分析結果預判下一步施工可能引起的變形量，及時做好相關應急準備，信息化指導施工。

3 地鐵隧道變形控制結果

根據榮超后海大廈基坑第三方監測結果顯示，截至基坑開挖完成，X方向隧道最大變形為4 mm，Y方向最大變形為7.9 mm，均未超過地鐵變形預警值8 mm。地鐵安全正常運營。

4 結語

在榮超后海大廈深基坑工程施工過程中，結合本工程地質條件及與地鐵隧道距離近等特點，通過運用最新的信息化監測科技手段，合理制定貫穿設計、施工全過程的施工方法。

提出在近隧道側基坑底主被動區域土體注漿加固、咬合樁外側增加高壓旋噴樁止水確保止水效果、考慮時空效應的土方分區分層開挖方法以及信息化施工等深基坑施工對下臥地鐵隧道變形的控制措施和方法，解決了隧道上方近距離(基坑底與隧道頂凈距僅為1.6 m)基坑開挖的設計和施工這一復雜的技術難題，有效確保運營地鐵的安全。

［1］ 劉純潔.地鐵車站深基坑位移全過程控制與基坑鄰近隧道保護［D］.上海:同濟大學博士學位論文，2000.

［2］ 劉國彬，黃院雄，侯學淵.基坑工程下已運行地鐵區間隧道上抬變形的控制研究與實踐［J］.巖石力學與工程學報，2001，20(2):202-207.

The influence research on close foundation pit excavation to beneath tunnel operation

Yao Mengyang
(Shenzhen China Railway Second Bureau Engineering Limited Company，Shenzhen 518000，China)

Taking the foundation pit engineering of Rongchao Houhai building as the background，this paper analyzed the influence of the foundation pit excavation to beneath tunnel operation，and from the soil reinforcement，excavation method，construction monitoring and other aspects，put forward the measures to control the tunnel deformation，ensured the safety operation of metro tunnel.

deep foundation pit，tunnel，deformation control，soil excavation

TU463

A

1009-6825(2016)35-0167-02

2016-10-10

姚孟洋(1985-)，男，碩士，工程師