多基坑同時施工對相鄰地鐵線路的疊加效應影響及控制措施

蔣志珍

多基坑同時施工對相鄰地鐵線路的疊加效應影響及控制措施

蔣志珍

（上海申通地鐵集團有限公司，201103，上海//工程師）

隨著城市建設步伐的加快，不可避免地會出現鄰近地鐵線路的多個基坑同時施工的情況。為確保既有地鐵線路結構及運營安全，有必要研究鄰近地鐵線路的多個基坑同時開挖對地鐵線路結構產生的疊加效應。上海長泰國際廣場項目和浦東軟件園三期A1地塊綜合商業配套項目分別位于上海軌道交通2號線金科路站兩側，兩個項目的基坑同時施工，對比分析了施工階段對樁基、圍護、加固、基坑開挖、地下室回筑等進行監測的數據，在此基礎上分析了鄰近基坑開挖對2號線金科路站車站及附近隧道結構變形的疊加效應，并制定了有效的監護方案及防護措施。

多基坑施工；疊加效應；結構變形控制

地鐵作為城市重要基礎設施，其規劃建設極大地帶動了沿線周邊地塊的開發［1］。在一些城市中心地區，由于作業面狹窄、施工場地受限，地鐵沿線建設項目基坑同時施工會對地鐵結構產生疊加影響。通過對監測數據進行分析，及時判斷地鐵結構受到的疊加影響，進而采取有效措施減少地鐵結構變形，具有非常重要的現實意義。目前對基坑同時開挖對地鐵結構產生疊加效應的研究較少［2］，本文以鄰近上海軌道交通2號線金科路站的上海長泰國際廣場和浦東軟件園三期項目同時施工為研究對象，分析鄰近基坑開挖對地鐵結構和周邊環境的疊加影響，以期為制定有效的地鐵監護方案提供借鑒。

1 工程概況

上海長泰國際廣場與浦東軟件園三期分別位于上海軌道交通2號線金科路站的北側和南側（見圖1）。長泰國際廣場施工工期為2011年3月—2013年5月，地鐵監護工期26個月。該項目擬與金科路站的4號預留出入口開發結合，地鐵通道及接收井側墻約100 m，通道外包尺寸寬6.9 m，高4.2 m，頂管工作井外包尺寸為11.7 m×11 m，采用SMW工法圍護，底板絕對標高-6.0 m。長泰廣場項目為地下2層、地上3-4層的框架結構，基坑深9.6 m，Φ800鉆孔樁樁基，雙軸攪拌樁加固，Φ900鉆孔樁圍護，鋼筋混凝土支撐二道，順作法基礎盆式開挖。

浦東軟件園三期A1地塊綜合商業配套項目施工工期為2011年5月—2012年10月，地鐵監護工期17個月。該項目水平距金科路站11 m（其中南側需開門洞4 500 mm ×600 mm），為地下2層、地上5～12層的框架剪力墻結構，基坑深11～12 m，Φ700～Φ800鉆孔樁樁基，暗墩裙邊加固，800 mm厚地下連續墻圍護，支撐三道（一道混凝土、二道鋼管），順作法基礎明挖開挖。

圖1 監護現場位置示意圖

根據兩個項目的工期安排可以看出，在長泰廣場項目開工兩個月后，浦東軟件園三期項目即開始施工建設。盡管長泰廣場基坑圍護結構外邊線與金科路站主體結構凈距約49 m，但其項目總用地面積82 321 m2，建設總量包括五棟 11層的辦公塔樓（1～5號樓）和 2-4層的商業廣場（6～16號樓），建筑高度 49 m。本項目基坑開挖面積較大，開挖施工雖然鄰近2號線安全保護區外邊界，但由于車站南側的浦東軟件園三期項目緊接本項目進行基坑開挖，且兩個項目施工工期都較長，考慮到兩個項目基坑施工會對2號線結構造成疊加效應，可能導致車站變形加大，因此，地鐵監護人員需密切聯系兩個項目的建設施工單位，細化施工計劃，合理安排施工順序。

2 監護措施落實情況

2.1 監護要求

由于缺乏鄰近基坑同時開挖對地鐵運營線路影響的經驗借鑒，因此在監護過程中督促施工單位嚴格按照經審查的施工組織設計進行施工。根據本工程的施工特點及相關規范，必須將各施工階段導致的地鐵結構設施的變形控制在允許范圍內（見 表 1）。

表1 地鐵結構變形量控制范圍 mm

2.2 監測內容

監測方式：綜合考量兩項目并全程跟蹤監護監測。

布點原則：人工和自動化監測，采用每 5 m布設1個監測點。

監測點布設情況：長泰廣場項目，監測地鐵通道及接受井側墻人工沉降的監測點 21個、監測地鐵通道及接受井側墻人工位移的監測點 21個、監測車站道床的監測點 50個。浦東軟件園項目，簡稱道床沉降的監測點 61個，監測隧道收斂的監測點 104個。布設了靜力水準儀 98臺和全站儀專用棱鏡97只，復核驗算時增加一項基坑的咨詢分析及復核。

3 數據分析

每一個基坑開挖都會對地鐵線路及周邊環境產生影響，地鐵結構變形則是兩個項目施工對其影響的疊加。考慮到長泰廣場基坑距離地鐵線路相對較遠，監護數據具有一定的穩定性，且其施工周期涵蓋浦東軟件園三期項目工期，因此，通過分析長泰廣場項目對應金科路站道床50個監測點的監護數據變化來研究疊加效應。

3.1 樁基、圍護、加固施工階段

監測日期 為 2011年 9月 27日—2011年 12月 13日。通過數據分析可以發現，車站的垂直及平面位移在本階段總體趨勢平穩，僅上行線變化整體呈上抬趨勢，變化量較小，但過街通道垂直位移卻變化較大（見圖2）。經過篩選發現，原因是加固施工時恰逢臺風天氣來臨，施工單位沒及時采取相應的防范措施，致使通道內發生漏水，導致無法進行結構確認，對車站運營帶來安全隱患。現場監護要求建設施工單位進行及時封堵，以確保車站運營安全。

由于連接通道內進水，監測日期進行到 2011年12月 13日停止。垂直位移平均累計變化量為 0.3 mm，累計變化量最大值是 A4監測點，為-7.1 mm。從圖2可以看出，樁基圍護施工階段，連接通道A4、A9監測點數據變化趨勢急，且幅度大，其他點位變化比較平緩。

3.2 基坑開挖直至底板施工階段

監測日期 為 2011年 7月 12日—2012年 4月20日。監測結果如圖3、4所示。通過數據分析可以發現，車站平面位移總體趨勢平穩，個別監測點變化量略大。車站垂直位移，上行線平均累計變化量為 7.0 mm，累計變化量最大值發生在監測點 20，為 12.7 mm；下行線平均累計變化量為 7.4 mm，累計變化量最大值發生在監測點20，為 12.1 mm。根據圖3、圖4可以看出，基坑開挖過程中，上下行變化都較大，上抬趨勢比較明顯。

圖2 長泰國際廣場項目工程監測垂直位移變化量曲線圖（連接通道）

圖3 基坑開挖過程中地鐵上行線變形趨勢

圖4 基坑開挖過程中地鐵下行線變形趨勢

經過核實，由于長泰廣場項目延期開工，導致以前制定的兩個項目基坑錯時開挖監護方案沒有得到執行，且未進行及時溝通，于是出現了地鐵結構兩側的項目同時開挖、地鐵南北同時卸載、地鐵結構明顯上抬等問題。如果不立即采取有效措施后果不堪設想。現場監護分析監測數據后，采取了如下處理措施：①多次組織兩個項目的建設施工單位召開會議，確定責任主體和后續治理措施，重新優化兩個項目的施工方案。② 經過校核發現，長泰廣場項目工地大門正是對應地鐵變形較大的位置，所有進出該項目工地的重載車輛也均需經過此段區域，且由于道路標高抬高，工地內場地也已相應抬高處理，導致基坑坑邊超載加劇，這也是造成圍護結構變形超標的重要原因之一。為此，現場監護要求長泰國際廣場項目的施工單位改變工地大門方向，以減少對地鐵結構的荷載疊加影響。③ 浦東軟件園三期項目施工方案保持不變，目的是讓積壓的荷載逐漸降低，防止荷載突發卸載加大基坑開挖的側向壓力，進而導致地鐵結構發生傾斜。

3.3 地下室回筑階段

監測日 期 為 2012年 4月 27日 —2012年 11月9日。監測結果如圖5、6所示。由圖5和圖6可以看出，由于及時采取了處理措施，地下室回筑階段車站平面位移總體趨勢平穩，且變化穩定；車站垂直位移上下行變化趨緩，但總體仍呈上抬趨勢。

圖5 地下室回筑階段地鐵上行線變形趨勢

圖6 地下室回筑階段地鐵下行線變形趨勢

3.4 地面結構施工階段

圖7 地面結構施工階段地鐵上行線變形趨勢

圖8 地面結構施工階段地鐵下行線變形趨勢

監測日期為 2012年11月 16日—2013年8月2日。監測結果如圖7、8所示。由圖7和圖8可以看出，在地面結構施工階段，上下行變化平緩，上下行總體仍呈上升趨勢。車站平面位移總體趨勢平穩，且變化穩定。車站垂直位移上行線平均累計變化量為 8.4 mm，累計變化量最大值發生在監測點15，為 14.1 mm；下行線平均累計變化量為 8.8 mm，累計變化量最大值發生在監測點 16，為 13.5 mm。連接通道因及時采取了防堵措施，并要求附近的軟件園項目減緩施工進度，后期垂直位移變化平緩。建筑物結構封頂后，地鐵變形總體相對上一階段數據有所回落。

疊加效應對車站垂直位移影響較大，上抬趨勢較為明顯，相應的監測數據曲線變化情況與兩個工地的施工節點也吻合。經各方建設施工單位的大力配合，本項目地下室回筑完畢時浦東軟件園三期項目地鐵側分區的基坑底板也已基本形成，監測數據變化情況已趨于穩定。現場監測數據表明，在及時采取處置措施之后車站變形數據逐漸平穩，隨著時間的推移后期變形日漸趨于正常。

鄰近基坑施工對地鐵結構的影響，實際上是一個“卸載-加載”交錯的過程。研究發現，基坑開挖的卸載和降水是影響結構變形的關鍵環節，基坑降水對控制地鐵結構隆起變形是有利的,但鄰近基坑的降水對控制結構水平變形則產生不利因素,因此在設計和施工中應綜合考慮地下結構不同方向變形來制定合理的降水措施。

4 結語

疊加效應的影響因素較多，與鄰近基坑的位置距離、地質條件、施工工法、施工時序等都有直接關系，且疊加影響是非線性的、動態的、持續的。通過對本監護案例鄰近基坑施工所產生疊加效應對地鐵結構產生的影響，以及現場監護采取的應對措施進行分析，可以得到如下結論：

（1）疊加效應是廣泛存在的，地鐵監護中應高度重視鄰近基坑施工的影響。本案例中的長泰國際廣場，其基坑圍護結構外邊線與地鐵車站主體結構凈距離約49 m，僅差1 m就超出地鐵安全保護區范圍。按常規劃入三等級監護，但恰恰是這三等級監護項目卻因為其鄰近項目基坑的施工，對地鐵車站產生了顯著的疊加效應。如果該影響范圍位于地鐵線路區間隧道或者高架區段，疊加效應可能會導致地鐵結構產生更大變形，危及線路安全運行。

（2）疊加效應是可控的，要綜合考慮施工全過程工序并采取有針對性的措施。制定監護方案時要充分考慮周邊臨近項目的影響，最為關鍵的是對于鄰近項目的施工工期要做到統籌安排，對于降水方案要合理銜接，其它工序也應交錯進行。對于鄰近的深大基坑項目，必要時可以建立現場項目組，統籌協調施工工序和工程進度，實時動態監測并加強數據比對分析，落實各方責任，確保嚴格按照既定計劃進行施工。

（3）疊加效應是可預防的，要在監護管理全過程中嚴格落實各項防控措施。對于鄰近項目施工可能產生的疊加效應，在監護管理中應采取提高監護等級、加強現場監護監測、密切審查現場監護數據等措施，及時預防或盡最大可能降低疊加效應的影響。在實踐中，施工前要制定詳盡的應急預案，落實日檢、三檢、互檢等制度；認真填寫現場工作日志，做好周、月數據的變形趨勢分析，以便動態監測疊加效應并及時采取處置措施；當監測數據出現異常時，要深入分析原因并及時啟動相應預案。

［1］ 劉繼強，歐雪峰，張學民，等.基坑群開挖對近接運營地鐵隧道隆 沉 變 形 的 影 響 研 究［J］.現 代 隧 道 技 術 ，2014，4（8）：81.

［2］ 馮世進，高廣運，艾鴻濤，等.鄰近地鐵隧道的基坑群開挖變形 分 析［J］.巖 土 工 程 學 報 ，2008，30（10）：112.

［3］ 王吉永.盾構隧道下穿高速鐵路運營線路路基段的施工技術［J］.城 市 軌 道 交 通 研 究 ，2015，18（7）：107.

Influence of Superposed Effect on Subway by Simultaneous Construction of Multiple Foundations and the Control Measures

JIANG Zhizhen

With the rapid pace of urban development，the simultaneous construction of multiple foundations adjacent to metro lines is inevitable.In order to ensure the structure and operation safety of the existing subway line，it is necessary to study the superposed effect of adjacent foundation pits and develop a targeted monitoring proposal.By data comparative analysis of Changtai International Plaza and Shanghai Pudong Software Park Phase III，such as piling,maintenance，reinforcement，excavation and backfilling in the pit foundation process，a research is conducted on the superposed effect on Jinke Station of Shanghai Metro Line 2，followed by a targeted monitoring and maintenance scheme.

construction of multiple foundations；superposed effect；structure deformation control

TU433

10.16037/j.1007-869x.2017.10.022

Aauthor′s address Shanghai Shentong Metro Group Co.，Ltd.，201103，Shanghai，China

2017-05-25）