地鐵沿線建筑基坑支護方案與監測探討

許凡 崔同建 張宇靜 呂繼翔 蔡高

（中國建筑西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610052）

0 引言

當前，全國大城市交通發展迅速，地鐵線路縱橫交錯。地鐵沿線建筑物如雨后春筍般涌現，建設中涉及諸多基坑工程。然而地鐵作為重要的交通工具，對周邊一定范圍內的地表變形量有嚴格的控制，基坑支護施工應該滿足地鐵保護范圍內地表變形的要求。地鐵沿線附近基坑施工擾動，會導致地鐵停運，因而人們對地鐵沿線的基坑設計、施工都提出了更高的要求。筆者所在的城市規定地下車站和隧道結構外邊線外側50m內為控制保護區，要求對位于城市軌道交通隧道結構側方的基坑工程，當外部作業影響等級為特級、一級和有特殊要求時，應采用整體剛度較大的支護結構體系[1]。本文以地鐵沿線基坑支護施工為例，探討地鐵沿線建筑基坑支護設計方法，為設計人員提供一些參考和借鑒。

1 工程概述

該工程位于成都市繁華地段，東側、西側、南側均為已建辦公大樓，僅北側外為市政道路，且市政道路下為在建地鐵30 號線。項目設置2 層地下室，基坑總長度為593.60m，總占地面積17164.60m2，±0.00標高為496.00m。

北側基坑長度為118.90m，基坑開挖深度11.80m（相應標高為483.70m），距離在建地鐵30號線行車隧道右線結構邊線最小距離為30.50m，地鐵結構底標高為476.00m。

擬建場地地貌單元屬岷江水系Ⅰ級階地，場地內有籃球場、停車場。地面標高495.19～495.91m，高差0.72m，地形起伏不大。

根據勘察報告結果顯示，基坑北側巖土主要由第四系全新統人工填土（Q4ml）、第四系上更新統沖洪積層（Q3al+pl）及白堊系灌口組（K2g）泥巖組成。自上而下依此為雜填土：雜色，松散，干燥～稍濕，由混凝土塊、磚瓦、卵石、炭渣等建筑垃圾及生活垃圾組成，層厚1.00m；素填土：褐黃、褐灰色，松散～稍密，稍濕，以黏性土為主，層厚1.50m；黏土：黃褐色，硬塑，具有弱膨脹性，層厚4.00m；粉質黏土：褐色、黃褐色，可塑狀，層厚1.5～4.70m；卵石：根據其密實程度分為松散卵石、稍密卵石、中密卵石和密實卵石，層厚8.50m；強風化泥巖：巖體極破碎，風化裂隙發育，巖芯多呈碎塊狀，少量餅狀，遇水易崩解、軟化，層厚0.7m；以下均為中等風化泥巖：風化裂隙較發育，巖芯多呈短柱狀，少量長柱狀[2]。

考慮采用錨索可能影響到地鐵施工安全，經綜合分析后擬采用懸壁樁+豎向錨桿的支護形式，以控制基坑變形。

2 巖土工程特性指標

根據巖土工程勘察報告建議的基坑設計有關的主要參數建議值列于表1。

表1 巖土的工程特性指標建議值

3 基坑支護方案設計

3.1 設計調整

基坑護壁設計、施工的全過程是“動態設計，信息施工”的過程。在施工過程中，要做好詳細的施工記錄，對于發現地質條件與設計不吻合的地方要分析原因，找出解決辦法，并及時與設計人員一起對設計方案進行調整。施工過程中還應注意收集天氣氣象資料，根據氣象資料對設計方案做出調整。

3.2 基坑等級及荷載效應取值

該基坑工程安全等級為一級，設計使用壽命12個月（從基坑圍護結構形式開始計，若基坑使用年限超過設計年限，建設單位應委托相關單位進行相關鑒定，鑒定安全合格后方可繼續使用）；當地下室結構封頂后2個月內或地下室頂建筑物結構（含裙樓）施工高度達到5層時，須對基坑進行回填處理[3]。

基坑頂面按不同荷載考慮，基坑頂面按均布荷載（15kPa），施工荷載距基坑邊線不小于2.0m。

3.3 設計方案

基坑北側最大開挖深度11.80m，外側為府城大道，其下有地鐵30號線，地鐵保護控制線距離基坑開挖邊線最近約6.0m，基坑邊線位于地鐵保護控制線內，無錨索施工條件，因此采用懸壁樁+豎向錨桿支護方式[4-5]，見圖1所示。

圖1 基坑支護平面圖

懸壁樁：樁徑為1.5m，樁間距2.0m，懸臂段11.8m，嵌固段11.2m，共設置62根。樁身混凝土采用C30，主筋34根HRB400Ф25鋼筋，加強筋采用HRB400Φ22鋼筋，間距2.0m，螺旋箍筋采用HPB300Ф8鋼筋，間距0.15m。

豎向錨桿：懸臂樁外側設置2道豎向錨桿，縱橫間距1.0m，采用梅花形布置，長度15m，成孔直徑150mm，錨桿采用2根直徑Ф25鋼筋，注漿材料采用1∶0.5水泥漿。

設計采用理正深基坑7.0進行計算，得到各工況下的土壓力、位移、彎矩、剪力等參數，如圖2。

圖2 各工況下土壓力、位移、彎矩、剪力

經計算分析，基坑最大水平位移量為28.03mm，地表最大沉降量為43mm。

4 監測內容及結果

4.1 監測內容

監測內容主要包括支護結構的水平位移、豎向位移，錨桿內力監測，基坑底部隆起觀測，地下水位監測，周邊地表豎向位移監測，周邊建筑物的豎向位移、傾斜和水平位移監測，裂縫監測，土體分層豎向位移監測;基坑周邊道路及基坑周邊的管線變形監測。

4.2 監測結果

基坑北側共布置監測點7個，編號為S-1～S-7，見圖3所示。監測時間從基坑開挖開始至開挖結束，即2022年8月17日～9月28日，監測周期為每周一次。監測結果見表2所示。

圖3 基坑水平變形監測點布置圖

表2 基坑水平位移監測結果

根據監測結果顯示，基坑北側累計水平位移最大變形點為S-3和S-5，最大位移量為25mm。累計位移預警及變形速率預警均為無。對比發現，實際監測的基坑最大水平位移量與計算結果基本一致（計算結果為28.03mm，實際監測結果為25.00mm），垂直位移量設計結果與監測結果有一定的差異。目前本項目已完成基坑肥槽的回填，基坑變形也得到了很好的控制。

5 結束語

目前地鐵沿線的基坑工程施工越來越多，對基坑變形的要求也越來越高。本文從設計出發，結合實際提出采用懸臂樁+豎向錨桿的支護措施，以保證基坑工程的安全，控制基坑變形量，從而保證周邊地鐵施工的安全。從實際監測結果來看，也基本達到了預期的效果。由于筆者所在城市為沖積平原，地質條件相對較好，采用懸臂樁+豎向錨桿的支護方式效果不錯，但其實土的性質是非常復雜多變的，基坑工程周邊環境也是非常復雜的。在實際的設計工作中，還需要做到因地制宜，利用經驗判斷、反演計算、模擬分析等，才能保證工程的安全。