1.南宁市建筑质量安全管理中心 广西 530021；2. 中国建筑第八工程局有限公司南方分公司 广西 530028
摘要：随着我国经济的飞速发展，地铁得到快速发展，越来越多的工程建设项目位于地铁沿线安全保护区内。地铁安全保护区内施工项目对临近地铁盾构隧道有一定影响，如何控制项目施工对临近地铁的影响，有着重要的意义。本文以南宁××综合客运枢纽站项目为例，探讨该项目位于地铁强烈影响区内 “零距离”施工技术研究。详细介绍BIM、三维模拟分析及地铁保护措施。
关键词：BIM；三维模拟分析；地铁隧道基坑；地铁安保区；智慧工地
一、工程概况
南宁××综合客运枢纽站项目位于轨道交通1 号线佛子岭站～火车东站区间南侧、火车东站东南侧，项目总平用地红线部分已落在轨道交通1 号线佛～火区间正上方，项目总平中较高的建筑与地铁距离较远，但部分多层建筑（地面4F）位于区间隧道正上方。
项目基坑采用围护桩+多级土钉放坡开挖，开挖深度约18m，坑底设计标高79.7m。区间隧道及火车东站东端位于项目基坑边坡正下方，区间隧道施工前，该项目基坑已开挖至标高80.6m，并已完成放坡及围护桩施工。区间隧道施工时，采取了隔离桩对基坑进行保护，基坑工程施工对地铁影响等级为特级。基坑施工必定对既有隧道造成一定的影响。
因基坑采用围护桩+多级土钉放坡开挖，基坑土钉距离佛火区间隧道左线最近距离为4.1米、钻孔注浆桩距离左线4.13 米，属于重点保护区，对于轨道交通地铁结构的影响较大。
二、异常气候加剧风险
南宁的4～10 月份为雨季，在汛期到来尤其是在发生暴雨时，富含水的土体稳定性会大大下降，自稳能力差，容易发生水土流失，进而会影响土体及基坑支护结构的稳定性。另外，富含水的土体压力大大增加，对基坑支护结构的稳定性会造成一定影响。并且暴雨天气将影响外业施测。
三、BIM仿真还原模拟分析
将佛火区间隧道BIM模型与项目BIM模型进行集成，通过BIM模型仿真还原分析，发现了二维图纸无法发现的问题——当前佛～火区间左线盾构隧道邻近基坑北侧区段上方覆土较浅，且受土钉墙及钢筋网混凝土面层阻隔，隧道上方土体难以形成土拱效应。后续回填作业将引起隧道结构直接承受较大的附加荷载，极易导致隧道出现整体过大沉降、横向过大变形等严重病害。这个发现对项目施工提前预警，有重大意义，避免了重大安全事故的发生。
四、三维模拟分析及安全评估
项目采用先进信息技术手段，将BIM模型与有限元分析相结合，分析项目后续施工对临近地铁隧道的影响并进行安全评估。
（一）位移分析
项目进行基坑的三维动态回填施工过程模拟，利用BIM+有限元技术进行位移分析，确定基坑回填过程地铁隧道结构的最大变形量。从表1～表2可知，基坑回填诱发邻近地铁区间左线隧道结构竖向位移量均超过规定的沉降监测数据警戒值，即单次观测数据达到±5mm、累计观测数据达到±10mm，故认为××综合客运枢纽站项目基坑回填将危及邻近地铁左线区间隧道的结构安全。
2）混凝土应变
由当回填荷载达到 70kPa 时，管片接头处小范围区域的混凝土环向压应变超过极限值，可能发生压溃等病害；管片拱顶、拱底附近的内侧混凝土环向拉应变超过极限值，部分区域开始出现受拉开裂等病害。
3）地下水位回升分析
考虑在回填荷载控制为60kPa情况下，后续地下水位由当前处于隧道顶部标高79.0m，回升至抗浮设计水位93.0m的这一过程，竖向收敛变形量与水平扩张变形量累计值均达到或超过上述规程的 10mm 警戒值。管片混凝土环向压应变基本没有超过极限压应变，管片拱顶、拱底小区域混凝土存在环向拉应变超过极限值，可能出现受拉开裂等病害。
五、地铁保护措施
1）成立地铁保护应急小组，编制应急预案，项目经理亲自挂帅；
2）根据三维模拟分析，回填荷载应控制在40KPa。项目考虑到地铁病害情况，对自己提出更高要求，将盾构隧道上方回填荷载严格控制在30kPa范围内；
3）设计方案调整，在隧道邻近基坑回填区域，提前设置架空隔离结构，再进行回填作业。通过架空隔离结构承担大部分的回填荷载，以减轻上方回填荷载对隧道结构的直接影响。
4）桩基施工方案调整，并将裙楼区域未施作的抗拔锚杆改为抗拔桩以避免高压注浆产生的不利影响。
5）BIM三维可视化监控点布置。区间隧道及火车东站东端位于项目基坑边坡正下方，基坑工程施工对地铁影响等级为特级。基坑施工必定对既有隧道造成一定的影响。根据BIM受力分析，合理布置监控点124个，监控覆盖范围335m（平台监测范围涵盖基坑对应隧道位置ZSK31+247.191-ZSK31+482.590，共计235m及隧道两端各外扩50m）,三维可视化可迅速发现监测异常点，及时启动应急措施。
6）全自动监测机器人与智慧工地平台对接，全自动监测机器人实时监测，数据实时更新至云端，通过变形观测点各期高程值计算各期阶段沉降量、阶段变形速率、累计沉降量等数据，统计预警点信息，BIM模型三维可视化监管、智慧工地平台对数据实时监管，大数据分析，阀值智能预警。实现了数据共享，数据同步，多方协同，保障地铁线行车安全。
7）根据《地铁监测方案》，确定地铁区间隧道横穿基坑北侧2～23轴交H～K轴区域为重点监控区域。该区域共安装6对红外线发射器，每对红外线发射器在1.8m高度水平对齐；在立杆顶端，安装摄像头，监控危险源区域，每隔10m设置声控报警器。将红外越线报警系统通过工地现场部署的传感设备、监控设备等，利用联通4G，宽带、物联网技术，连接至智慧工地平台，实时监控现场施工。
参考文献
[1]肖同刚.基坑开挖施工监控对临近地铁隧道影响分析.地下空间与工程学报.2011（5）.
[2]乔丽平.地铁安保区桩基施工对临近地铁隧道的影响分析.土木基础.2018（2）.
论文作者:唐养翼1,林细桃2,邓国明2,杜献朝2,曹阳2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
标签：基坑论文; 隧道论文; 地铁论文; 区间论文; 项目论文; 荷载论文; 结构论文; 《基层建设》2019年第3期论文;