深大基坑施工對鄰近地鐵隧道影響分析及處理措施

摘 要：隨著我國城市化的進一步深入，城市人口不斷增加，因此擴大城市的可利用空間變得尤為重要。本文以廣州一號線鄰近匯金國際商業大廈項目深基坑施工為背景，采用現場監測與數值模擬相結合的方法進行研究?；诖?，提出了深基坑施工過程中需注意的事項，以供同行參考。

關鍵詞：深基坑施工；現場監測；數值模擬

隨著城市的高速發展，土地成為極其寶貴的資源，現階段，地鐵工程和深基坑工程大量開展，在深基坑附近出現了地鐵隧道，而地鐵隧道的變形和沉降是非常嚴格的，因此，如何對深基坑附近的地鐵隧道進行保護成為一個新的工程難題。

由于在基坑開挖時，基坑開挖一定范圍內會引起地面沉降，與此同時，地鐵位于土體中，基坑開挖勢必會引起地鐵隧道發生位移、附加應力和彎矩，因此，如何對地鐵隧道結構進行保護成為在基坑開挖過程中必須需要思考的一個難題。北京金融信息大廈基坑開挖深度達15m，位于基坑地鐵1號線隧道北側，基坑之間的距離只有5m。

根據相關規范，當基坑距離地鐵隧道結構距離小于50m時，基坑開挖對地鐵隧道結構的影響較大，屬于地鐵隧道的保護范圍，需要對該問題進行分析，因此，本文以該項目為依托，結合場地勘察資料，運用大型通用有限元軟件對上述問題進行研究，并對研究結果進行分析，通過其分析結果，為實際工程基坑和地鐵隧道結構的安全性提供保證。

1 工程概況

廣州市黃金廣場房地產開發有限公司開發的廣州匯金國際商業大廈項目，位于廣州市荔灣區中山六路與海珠北路交匯處之東北角。該項目地面以上建筑為十六層，設置地下室三層，基礎擬采用筏板基礎。建筑±0.000相當于廣州城建高程12.650m。

本工程地下室基坑大致呈方形，南北向最大尺寸約50m，東西向最大尺寸約44m，周長約180m。

該基坑南面為廣州地鐵一號線的西門口站——公元前站隧道區間，地鐵區間隧道底標高-15.23m，隧道頂標高-9.23m?；又ёo的地下連續墻外邊線與地鐵區間隧道外壁的凈距為11.5m，地下室底板面標高-14.40m，基坑開挖設計深度標高為-15.00～15.50m，可見基坑的開挖深度與地鐵隧道底面埋深基本相同。

基坑支護靠近隧道側采用1000厚地下連續墻+二道鋼筋混凝土內支撐的支護結構，另再地連墻外側用7排直徑550間距400的格柵式攪拌樁加固，攪拌樁深度L=11m，地連墻內側在第二道內支撐下面同樣用7排直徑550mm間距400mm的格柵式攪拌樁加固，攪拌樁攪至攪不動為止；其他側邊采用800厚地下連續墻+二道鋼筋混凝土內支撐的支護結構，地下連續墻兼做地下室外墻如圖1，地質情況如圖2。

2 三維有限元數值模擬分析

本文采用三維有限元軟件midas-GTS，建立模型，計算結果如下。

深基坑開挖相當于卸載了隧道一側的大量土體，導致了隧道結構發生了少量的豎向沉降和向基坑方向發生了一定量的水平位移，但以水平位移為主。地下水位在自然水位的情況：地鐵隧道結構向基坑的最大水平位移為4.307mm，最大沉降量僅為-0.760mm，最大總位移量為4.317mm。地下水位隨著基坑開挖下降到-5m的情況：地鐵隧道結構向基坑的最大水平位移為4.408mm，最大沉降量為-1.022mm，最大總位移量為4.408mm。地下水位隨著基坑開挖下降到-16m的情況：地鐵隧道結構向基坑的最大水平位移為4.765mm，最大沉降量為-1.191mm，最大總位移量為5.006mm。

可見，雖然總體有位移變化但基坑施工引起的地鐵隧道結構的位移量較小，小于地鐵隧道保護條例規定的最大附加絕對位移量（20mm）。

綜上，深基坑開挖對鄰近地鐵隧道結構造成了一定量的水平位移和豎向沉降，但總位移量很?。ㄓ捎诘叵滤幌陆刀嗌贂簳r沒法估計，所以不算地下水下降引起的附加位移，則總位移在4.4mm以內），且未對地鐵隧道結構受力狀態產生明顯改變，因此，認為地鐵隧道結構在深基坑開挖過程中是安全的。

如上述各工況的計算分析和圖表所示，隧道各點的位移都已求得，分別將臨近隧道邊基坑中部的最大位移及兩側的最小位移標記出來，又因為各點的相對位置都已計算獲得，且隧道變形曲線必然通過這三點。因此，可利用作圖法，將經過這三點的圓弧畫出。此時即可得到隧道變形相對曲率半徑。

隧道側的模型邊長110m，利用上述方法，求得隧道在各種狀態下的最小曲率半徑如下表1：

由上表可見，由基坑開挖引起的隧道變形的曲率半徑遠大于地鐵隧道保護條例規定的最小曲率半徑（15km）。

3 結論及建議

通過上述論文的分析結果，可知，本項目深基坑開挖對于地鐵隧道結構的影響尚在規范許可的范圍之類，但是其影響值相對來說還是比較大的，因此，需在基坑開挖過程中，加強深基坑開挖工況和地鐵隧道結構的變形、應力監測，對地鐵隧道結構的安全性進行監控，必要時，可以根據監測結果對基坑支護的施工方案或者施工步驟進行調整。

在基坑進行土方開挖時，因遵循分塊、分層、對稱開挖的原則，在必要時，可以在靠近地鐵隧道的一側通過土體反壓來控制基坑土方開挖對地鐵隧道結構的影響。

參考文獻：

[1] 梁寧慧，劉新榮，曹學山，等.中國城市地鐵建設的現狀和發展戰略[J].重慶建筑大學學報，2008，30（6）：81-85.

[2] 賀少輝.地下工程（修訂本）.[M].2008年3月第1次修訂.清華大學出版社，2008.

作者簡介：尚玉厚（1963-），男，河南信陽人，工作于河南益科巖土工程有限公司，現職稱物探工程師，從事巖土工程相關工作。