地鐵基坑開挖對臨近建筑物的風險影響分析

韓陽

摘要：當今時代，地鐵的出現大大方便了人們的出行，節約了出行時間。地鐵線路走向中，人口分布是一個重要因素，地鐵建設通過人口集中、房屋密集的城區是必然的，而城區的城市發展及配套成熟，土地價值較高，房屋價格往往也是一個城市的高點，因此相應的拆遷成本也很高，為了減小不必要的拆遷控制地鐵建設的造價，對于在臨近既有建筑物周邊進行基坑施工是必須面對和克服的一個問題。

關鍵詞：地鐵基坑開挖;臨近建筑物;風險影響

引言

城市化建設的迅速發展，地鐵成了各大城市解決交通困難的重要途徑。在城市的中心繁華地段進行地鐵車站深基坑工程施工，由于周圍施工環境復雜，場地狹小，周邊高層建筑物較多并且密集，距離基坑很近，因此不僅需要考慮基坑本身的安全問題還應該加強地鐵基坑施工過程中對臨近建筑物的影響性分析研究。以確保建筑物的安全，避免造成安全事故。

1工程概況

某地鐵工程整個基坑開挖最大深度約為14.8m，開挖面積約310m2。出入口距臨近8層建筑物2.2m，該建筑物基礎形式為靜壓方樁，樁長12m。基坑開挖范圍內的巖土層主要為（1-1）雜填土、（3-2）黏土、（3-3）淤泥質黏土、（3-4）粉質黏土夾粉土、（3-5）粉質黏土、粉土、粉砂互層，基坑底部的巖土層主要為（4-1b）粉砂夾粉土、粉質黏土、（4-1）粉細砂。擬建場地地下水主要類型有上層滯水、孔隙承壓水及基巖裂隙水。孔隙承壓水主要賦存于（4）單元砂性土中，含水層厚度一般為20～40m，含水層滲透性一般隨深度遞增，主要接受側向地下水的補給及向側向排泄，與水力聯系密切，呈互補關系，地下水位季節性變化規律明顯，水量較為豐富。勘察期間承壓水頭位于地表以下3m。

2基坑風險控制措施設計

按照《城市軌道交通地下工程建設風險管理規范》（GB50652-2011），8層建筑物為一般設施，明挖法基坑距建筑物的距離2.2m<0.7H（H位基坑開挖深度），臨近關系為非常接近，初步判定該環境風險等級為Ⅱ級，屬于重大環境風險源，需進行風險影響分析，并采取針對性措施確保安全。按照國家建筑基坑支護的有關技術規范和規定，本基坑支護工程重要性等級為一級，針對周邊建構筑物環境風險，本附屬基坑主要采取以下措施：

（1）加強支護剛度，控制基坑自身變形。本此所設計附屬基坑采用1000@1200鉆孔灌注樁加3道內支撐作為圍護結構，可有效控制基坑本身變形，減小對臨近建筑物的影響。

（2）地基加固，對附屬基坑采用Φ850@600三軸水泥攪拌樁對坑底進行滿堂加固，加固深度3m，水泥加固體可提高被動區抗力，在一定程度上形成地下暗撐體系，控制圍護樁變形。

（3）控制降水，采用封降結合形式，坑內采用三軸攪拌樁滿堂加固，加固深度為坑底以下3m，坑外設置三軸攪拌樁止水帷幕;施工時嚴格控制降水，做到按需降水，減小降水對臨近建筑物的影響。

（4）精細化施工。挖土控制、架撐及時、嚴禁超挖。挖土應分層、對稱、均衡、限時，禁止超挖，基坑見底后應及時澆筑墊層及底板，快速封閉坑底。

3數值模擬計算及分析

3.1有限元模型

采用PLAXIS有限元軟件建立一個寬度方向100m，高度方向50m的基坑開挖模型。根據地勘鉆孔將地層分為7層，建筑荷載按每層18kPa取值，共計144kPa。有限元計算模型如圖1所示。

3.2計算參數及施工階段模擬

每層土的參數均來自實際的勘察資料，見表1。有限元模擬施工過程如下：（1）初始應力場分析，位移清零。（2）施工建筑物及其樁基礎。（3）施工基坑圍護結構。（4）開挖第1層土，架設第1道支撐。（5）開挖第2層土，架設第2道支撐。（6）開挖第3層土，架設第3道支撐。（7）開挖第4層土。

3.3模計算結果分析

根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）建筑物及基礎變形控制的標準如下：（1）高層建筑基礎的平均沉降量為200mm。（2）工業與民用建筑相鄰柱基（框架結構）的沉降差允許值為0.002L（L為相鄰柱基的中心距離）。（3）工業與民用建筑多層和高層建筑物（24

綜上所述，對照計算結果與建筑物變形控制標準，附屬基坑開挖引起的建筑物及基礎沉降能滿足規范要求的變形允許值。

4根據保護等級劃分制定相應措施

考慮車站施工對周邊建筑的累計影響，建筑物保護劃分為圍護結構施工、基坑開挖、附屬施工3個階段。針對每個階段可能產生的不利影響，采取了相應的技術措施，也充分考慮各階段前后關聯影響。

①車站圍護結構采用工字鋼接頭形式的地連墻。綜合前期實地調查和補勘，地連墻在可能存在越流補給的范圍進行了局部加深，隔斷對基坑穩定存在影響的承壓水層。考慮地連墻成槽階段因塌方或縮頸等因素對臨近建筑的影響，以及后期滲漏風險，對建筑范圍地連墻采取三軸攪拌樁進行槽壁加固，加固深度至基坑底下1m。建筑側地連墻未考慮槽壁加固，但增設了墻縫止水旋噴樁。

②提高圍護結構支撐剛度，減小基坑開挖變形。臨近建筑范圍的地連墻增厚為1.0m（其他范圍為0.8m地連墻）。同時該范圍采用2道混凝土支撐+2道鋼支撐。鑒于第2道混凝土支撐施工施工時間較長，強度增長慢，在第2道混凝土支撐上部1m處設置1道臨時鋼支撐，控制過程變形。

③分坑開挖，減小基坑暴露時間。基坑設置2道中隔墻，施工中先開挖兩端基坑1#、2#基坑，結構封頂并達到設計強度后，再開挖中間3#基坑。

④附屬施工階段，附屬基坑距離建筑物距離更近，雖出入口基坑開挖較淺，但仍存在較大風險，因此在出入口臨近建筑物一側圍護結構均采用0.6m厚地連墻。

⑤應急儲備措施：建筑周邊預留袖閥管注漿措施，根據監測情況，在必要時對房屋進行跟蹤補償注漿。

結語

綜上所述，通過對高承壓水、軟弱土地區基坑采用加強支護剛度、地基加固、控制降水、精細化施工等措施可有效控制基坑及周邊建筑物變形，大大降低周邊建筑物風險等級，基坑實施時具備足夠的安全性和可靠性。通過各種工程措施處理后，由于客觀因素的多變以及巖土工程的特征，基坑殘留風險仍然存在，在施工過程中要加強監控措施，做好風險管理，從而達到控制風險、減少損失的目的。

參考文獻：

[1] GB50007-2011.建筑地基基礎設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2] 龔曉南.地基處理手冊（第三版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[3] 和澄亮.地鐵既有深基坑拓寬工法及對臨近歷史風貌建筑物的保護[D].天津：天津大學，2014.

[4] 潘久榮.地鐵車站施工基坑開挖對臨近建筑物的影響研究[D].南昌：華東交通大學，2012.

[5] 郭建強，龔洪祥，李俊才，等.地鐵車站深基坑施工對臨近建筑物影響的控制[J].建筑科學，2008（09）：91-95.

（作者單位：天津市地下鐵道集團有限公司）