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摘要：近年来，随着经验的积累，深基坑工程的设计理念和安全系数越来越统一，基坑支护设计也日趋成熟。但近年来，随着地铁建设的快速发展，现有的地铁深基坑工程不断，这种类型的一个类似的问题：由于工程设计经验缺乏，与现场条件考虑不周，支护设计方案对现有地铁结构基坑支护产生不利影响，对工程实施的顺利进行产生障碍，同时，发展也限制了岩土工程技术。
关键词：紧邻地铁；基坑支护设计；优化方法
1设计方案优化的内容
（1）支护措施的可靠性，技术工法的先进性及施工的可行性。技术措施的可靠性主要指支护设计所选定的支护工艺参数对实现维持边坡稳定及地下水控制等基坑支护目标切实有效、可行。支护工法的先进性主要指为实现设计支护工艺而采用的施工方法或技术措施及配套机械等的先进性，技术工法的先进性体现在施工效率较其它工法施工效率有所提高、施工质量更好且稳定、更利于节约成本或对环境污染影响有所降低等。例如：近些年在北京地区广泛采用的长螺旋压灌混凝土反插钢筋笼成桩工法因其较高的施工效率、较低的施工单价及污染水平，在护坡桩及基础桩施工领域抢占了很大的反循环及旋挖施工的份额。施工的可行性指设计选定的支护工艺在目前施工技术水平或实际场地条件下切实可行。例如，某个基坑支护项目，拟建结构外皮距离已有建筑外墙仅1.2m，支护设计单位在没有对项目周边环境进行现场踏勘的情况下就编制出了一套采用600mm直径护坡桩进行支护的方案，结果因钻机无法正常就位，不得不调整方案，误时费力。因此支护方案要切实可行，应遵循以下两个原则：第一，在现有的技术水平或设备施工能力下或对现有技术工艺进行改进可以实现；第二，支护设计前要认真进行现场踏勘，了解周边构筑物、地下管线埋设情况，施工允许作业面宽度等。这样编制出来的设计文件才能够做到切实可行。（2）经济效益合理化。能够在支护设计成本控制与所选定支护工艺安全冗余之间找到合理平衡点就是经济效益合理化的目标。（3）对支护方案的优化应系统性分析所选用支护方案对周边环境的影响状况及后期使用效果。最优方案应是满足受基坑开挖影响周边环境的要求，基坑开挖完成后使用效果较好的方案。（4）最有利于缩短施工工期。支护方式的选型和施工工艺的选择对施工进度都会产生影响。方案优化过程中，要结合基坑的具体使用功能在兼顾安全及造价的基础上选择最利于缩短工期的支护方式及施工工艺。
2紧临既有地铁深基坑工程的特点及分类
第一类：既有地铁隧道或站体位于拟开挖深大基坑的一侧，地铁隧道或站体基底埋深大于拟开挖基坑。该类情况在地铁结构采用明挖法或暗挖法施工时皆能出现。此类空间位置关系，因拟建基坑开挖是对地铁结构主动土压力区卸荷，在确保基坑施工不破坏既有地铁结构的配套设施的情况下，对既有地铁结构的影响较小。第二类：既有地铁隧道或站体位于拟开挖深大基坑的一侧，隧道或站体基底埋深小于或等同于拟建深大基坑，该类情况在地铁结构采用明挖法或暗挖法施工时皆能出现。由于是在地铁结构的单侧卸荷开挖且开挖深度大于既有地铁结构的基底埋深，因此会造成地铁结构基底土层的应力重新分布，同时由于单侧开挖可能造成的地铁结构的不对称变形，问题较为复杂。第三类：深大基坑在既有地铁隧道上方开挖，该类情况又细分为地铁隧道横向下穿和纵向下穿拟开挖基坑。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因受规划程序限制，地铁施工在前拟建基坑开挖在后，因此此类基坑只出现在采用暗挖法施工的地铁隧道上方。由于是在地铁隧道上方卸荷，相当于是减小了地铁隧道上方的配重，在抗浮设防水位较高的地区，需要解决基坑开挖造成的地铁隧道上浮问题；由于卸荷造成的地铁隧道区间结构上浮虽不会对结构造成破坏性的影响，但由于此种状态下既有地铁隧道结构变形模式与原始设计相悖，风险较大。同时，当隧道拱顶临近基坑开挖边线且与拟建基坑基底较为接近时，会造成拟开挖基坑支护体系的嵌固深度不足或拟建构筑物抗浮问题难以解决的棘手问题。
3优化方案
针对临近既有地铁结构深大基坑支护设计的特点，明确以控制拟开挖基坑稳定为支护设计目标的同时需兼顾临近地铁站体、隧道及附属设施安全运营的需要，结合基坑开挖深度、地下水埋深及渗流情况、地层物理力学性质及地铁结构与拟开挖基坑之间的空间位置关系，先依靠经验判断提出多套可供采用的概念化设计方案后，通过对方案的有效性、先进性、可实施性、对临近地铁结构影响的可控性、经济效益的合理性及工期的节省程度等方面进行综合性评价，选出最优方案，更利于临近既有地铁结构基坑工程施工效益的最大化。对较常采用的放坡开挖、土钉墙（复合土钉墙）、桩锚支护（桩加内支撑支护）及地下连续墙（地下连续墙加内支撑支护）支护工艺，在进行稳定性、对临近既有地铁结构影响的可控性及工程造价方面的评定时，基坑稳定性的安全冗余、对地铁结构影响的控制效果及支护工程施工成本按照如下顺序递增：支护工艺的安全有效性与支护结构的造价存在不可调和矛盾，要想基坑支护措施安全冗余系数大，就必须增加施工造价；若施工造价降低程度过大，就必须承担因此而引发的施工风险，对设计方案进行优化，更利于将“好钢用在刀刃上”。
对于工程造价的合理控制，可以通过核算供选方案的成本计划，对工程合理造价进行评估，基坑支护工程的施工成本总价主要由人工机械费、材料费及管理费3个部分构成，对施工内容进行合理列项，计算出每套方案的施工成本并不太难。对于工期节约的控制，要结合施工工法、支护设计工艺具体分析确定，如单纯采用悬臂桩支护工艺较桩锚支护工艺节省工期；对于护坡桩施工各类工法而言，长螺旋成孔压灌超流态混凝土反插钢筋笼成桩工法就比旋挖成桩、反循环成桩工法效率高得多。某基坑支护工程紧邻即将竣工交付使用的地铁，基坑开挖深度14.36～18.02m，基坑整体呈倒“L”形，涉及基坑位于隧道上方及一侧两类空间位置关系。支护设计要解决基坑开挖卸荷对下方隧道造成的上浮影响；因隧道顶部紧贴基底采用桩锚支护嵌固过短影响基坑整体稳定性的问题；确保地铁结构及基坑周边管线变形稳定的问题及地下水控制的问题。项目实施过程中进行了多次方案比选分析，对优化，最终通过方案的优化分析，圆满完成设计施工任务。另外，项目实施过程中，除根据规范对基坑、周边地面、构筑物及管线等进行了常规监测外，还对既有地铁结构进行了专项监测，监测内容涵盖轨道结构竖向变形、隧道结构收敛、线路钢轨位移及接触网收敛检测等，收集了大量资料数据。
4结论
通过对地铁深基坑附近结构设计的优化分析是一项系统工程，通过对单项工程的优化分析，可以进一步提高此类基坑支护设计的整体水平。研究经常采用的支护技术和施工方法和区域水文地质及工程地质特征、现有的地铁结构在深基坑工程根据初步分类之间的空间关系和相互影响，指出了优化设计的内容、阶段划分和优化过程中，通过对不同类型的反演方案验证和优化分析后的效果进行总结，从而进一步提高类似工程的设计水平，，掌握新的施工对既有地铁车站及其附属结构的影响，是提高设计水平的有效手段。
参考文献：
[1]刘国彬，王卫东.基坑工程手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.
[2]范加令，张令刚，张金科.关于深基坑开挖防护措施的研究[J].四川建筑科学研究，2011，37（5）：123-126.
论文作者:王超
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/2
标签：基坑论文; 地铁论文; 结构论文; 隧道论文; 方案论文; 基底论文; 工程论文; 《基层建设》2017年第28期论文;