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摘要：依托工程实例，从设计、施工、基坑监测、地铁监测四个方面阐述分析，介绍了不同环境条件下分别采用不同的支护形式，工程取得了基坑安全、地铁正常运营的双赢效果。可为以后类似工程的设计、施工提供参考。
关键词：地铁；深基坑；基坑设计；基坑施工；基坑监测
1．前言
随着城市轨道交通的发展和城市房地产的开发，既有地铁线周边的深基坑工程也逐渐增多。此类深基坑环境条件复杂、施工场地狭窄。地铁的正常运行及城市中有限的施工空间对基坑支护的可靠性和安全性提出了更高的要求。由于地铁在我国的历史还很短，相关的经验较少，这给我们的设计和施工带来了挑战。下面结合某工程实例，简要介绍一下邻近地铁深基坑支护的设计与施工要点，供同行借鉴。
2．工程概况
2.1 工程总体概况
该基坑施工场地占地面积3万平米，建筑±0.00=40.80m，场坪标高40.70m，基坑底标高为28.43m。基坑设计使用年限为一年。
基坑北侧距项目30m为地铁某线车辆段出入段线及车辆段咽喉区，南侧距项目7m左右为地铁某线区间正线隧道，西侧紧邻已建本项目某三层建筑，东侧为简易民居。
现场平面图如图2-1所示。
3.基坑支护设计
3.1 典型剖面
根据工程地质条件及场地周边环境条件，依据规范判定本工程基坑侧壁安全等级为一级，基坑按临时性结构进行设计，使用期限为一年。根据基坑深度和地层条件、场地周边环境及技术经济比选，本工程基坑支护形式如图3-1、图3-2、图3-3（考虑文章篇幅，选取与地铁距离较近的典型剖面）。
图3-3 4-4剖面支护结构图
3.2 地下水控制设计
本工程基坑深度12.36m，基坑开挖受到上层滞水和潜水的影响。上层滞水可采用明排方式处理，潜水采用桩间设旋喷桩止水帷幕，结合坑内设置疏干井的方式控制。
3.3 局部设计变更
开始施工后发现基坑东侧有一条南北走向的电缆管沟，埋深约2.2m，内有两条185的电缆，经建设单位确认为地铁动力线，该管沟局部与基坑东侧护坡桩（支护参数同1-1剖面）重合，另外该管沟中部有两个检查井，南侧检查井与基础结构重合，无支护结构施工空间。电缆管沟明确不能改移，需要对基础结构进行调整，并最小限度改变影响范围内护坡桩施工参数。
针对基坑东侧临近电缆管沟的部位，变更后设计采取上部花管注浆喷射混凝土+下部桩锚（局部微型桩）的支护形式，上部2.2米进行花管注浆、喷射混凝土施工，坡面沿电缆管沟进行施工，目的为完全露出电缆管沟。施工参数为：放坡坡度1:0.3，钢筋网为双层Φ6.5@200，面层采用C20喷射混凝土，厚度为15cm。坡顶下1.2米设置一道花管注浆，横向间距1.5m，花管长度为6.0m，花管采用Φ48mm钢管。花管之间采用1Φ16钢筋连接。
电缆井、检查井与基础结构、护坡桩重合部位下部采用微型桩及锚杆、花管注浆支护形式。微型桩间距500mm，桩长14.5m，孔径300mm，内置1φ219mm钢管，孔内注浆采用水灰比为0.5~0.6的PO? 42.5的水泥浆。桩间设置一根帷幕桩Φ700@400。沿桩身设置三道预应力锚杆以及四道花管注浆。详见图3-4、图3-5。
图4-1 施工阶段图
本工程按照图4-1所示分三个阶段施工。整个施工思路为先进行场地平整，然后护坡桩、土钉墙同时进行施工。摘帽的剖面，土钉墙施工完毕后，再进行桩、锚等后续施工。坑内地下水的疏干必须等整个基坑全部封闭后。其中2-2钢支撑支护剖面为第三阶段，待总包楼座相应位置施工完毕具备钢支撑施工条件时再实施。
施工流程：护坡桩（土钉墙）→止水帷幕→冠梁（疏干井）→土方开挖→锚杆（桩间护壁、钢支撑）→坑内疏干。
第一阶段从2016年1月6日开挖，4月1日基坑见底；第二阶段从2016年1月10日开挖，4月15日基坑见底；第三阶段从2016年10月25日开挖，11月30日基坑见底。
5.重点难点
5.1 施工重点
5.1.1 施工重点分析
本工程基坑北侧临近地铁某线车辆段出入线段及车辆段咽喉区，南侧为地铁某线区间正线隧道，西侧为已建本项目三层建筑；其中新建基坑距离南侧地铁区间结构最小距离为2.37m；距离北侧地铁区间结构最小距离为4.94m。控制好支护体系变形是本次支护工程的重点。
5.1.2 施工重点解决方案
（1）严格按照设计图纸进行施工。
（2）基坑采用明挖顺做施工，临近地铁侧围护采用隔孔施工钻孔灌注桩，远离地铁侧采用分段开挖施工和土钉墙的支护型式，确保开挖对相邻地铁的影响最小。
（3）土方分层分段开挖
应用时空效应原理，充分发挥土体自身抗变形能力以减少土体位移。对地铁侧土体开挖按照分层、分块、对称、限时的要求，采取抽条式间隔挖土，每条长度不大于20m。【1】
出土马道口设置，远离地铁。
（4）信息化施工
基坑开挖和使用过程中，通过施工方及第三方对地铁和基坑进行实施全过程的信息化施工监测，严格监测地铁和基坑的变形情况。每步工序开始施工前皆需分析监测数据，依据监测数据指导施工。如发现支护结构变形超过变形预警值，及时采取控制基坑变形措施。
（5）加快施工进度，减少基坑暴露时间
开挖到基底后应及早施作底板，以减小底部侧向土体向基坑内侧的挤压。
适当调整施工顺序和增加劳动力，加快地下结构施工进度，当地下结构出正负零后立即对基坑进行回填，减少基坑使用时间。【2】
（6）加强管理，对地面进行硬化防水处理
对基坑临近地铁平行区间段、风道处等部位施工前搭设围挡，避免闲杂人员进入施工现场；临近坡面5.0m范围内画设警戒区，此区域内严禁堆载。同时对基坑5.0m范围内地面进行硬化处理，防止雨水和施工用水渗入坡面。加强检查临近坡面处消防水管、污水管、水管等管线巡视的监测，防止管线漏水渗入坡面。
为确保基坑工程施工的质量与安全以及确保基坑安全、稳定的度过冬季，本施工组织设计制定有针对性的、切实可行的冬季施工专项方案，确保施工质量与基坑边坡的安全稳定。
5.2 施工难点
5.2.1 施工难点分析
（1）施工区域可能遇不明管线，管线安全问题是施工的风险点，土方开挖前必须查明，查明后如遇到管线要进行改造和保护；
（2）施工所处地层主要为粉土、砂土，保证基坑开挖过程中的稳定是本工程的一个难点之一。
（3）锚杆施工时，在个别剖面需要下穿原有支护结构的桩间区域，如何能够不影响该部位的锚杆施工，是本施工的难点之一。
（4）2-2剖面钢支撑施工时，由于钢支撑跨度（20米左右）较大，势必会带来较大的钢支撑挠度；另外在较长钢支撑吊装、钢支撑架设与土方开挖及主体结构单位的施工配合方面，均是本工程的难点。
5.2.1 施工难点解决方案
（1）管线保护
基坑施工前认真核对管线图纸，必要时在开挖前采用物探仪器进行全面探测，尤其是与地铁相邻部位；在施工过程再采取挖探沟方式探明管线，并采取有效措施进行严格保护，确保管线安全。
（3）桩锚支护是基坑稳定的重要因素之一
因本支护方案采用桩锚支护，支护变形同预应力锚索的刚度和预应力有直接关系，为减少变形采取增加钢管注浆增加支护体系整体刚度、适当增加锚索预应力和锚杆安全储备等综合措施控制基坑变形。
控制好锚杆成桩角度，采用经纬仪等仪器校核成孔角度，是保证锚杆下穿原有护坡桩间的有效方法。
严格按照设计要求进行施工，基坑施工过程中，控制好各分项工程施工质量，对基坑边坡的监测严格要求。【3】
（4）钢支撑的架设与施工
本支护方案在2-2和4’-4’剖面采用钢支撑支护，尤其是在2-2剖面，钢支撑利用结构主体与围护结构来进行架设，架设跨度较大，已超过20m，且现场场地狭窄，施工时采用300t汽车起重机进行吊装；挖土方式采用小挖掘机与大挖掘机配合出土，并严格执行先撑后挖的步骤，严禁超挖。【4】
6.变形分析
6.1 基坑桩体水平变形分析
从基坑南北两侧各选取一个典型监测点进行分析，如图6-1、图6-2：
从图中分析得知：
如图所示，随着基坑的开挖，位移逐渐增大，基坑开挖完成后变形趋于稳定。
桩身上部和中部变形较大，嵌固段变形较小。
基坑设计中桩体深层水平位移控制值25mm，预警值17mm。所有位移值均在预警值范围内。说明本设计方案对桩体深层水平位移的控制是有效的。
6.2 邻近地铁线变形分析
6.2.1 横向变形分析
区间正线隧道结构横向变形控制值1.5mm，出入段线及咽喉区结构横向变形控制值2mm。将控制值的80%作报警值，70%作为预警值。
选取基坑周边既有地铁线所有横向变形监测点分析如图6-3、6-4所示：区间正线监测点位移值都未超过±1mm，都在预警值1.1mm范围内。出入段线及咽喉区监测点位移值都未超过±1mm，都在预警值1.4mm范围内。
图6-4 出入段线及咽喉区结构横向变形测点时程变化曲线图
6.2.2 竖向变形分析
区间正线隧道结构竖向上浮控制值1.5mm，出入段线及咽喉区结构竖向变形控制值1.5mm。将控制值的80%作为报警值，70%作为预警值。
选取基坑周边既有地铁线所有竖向变形监测点分析如图6-5、图6-6所示：区间正线监测点位移值都都在预警值1.1mm范围内。出入段线及咽喉区监测点位移值都在预警值1.1mm范围内。
图6-6 出入段线及咽喉区结构竖向变形测点时程变化曲线图
监测数据表明，从基坑开挖到基坑见底再到结构出正负零期间，地铁线的变形值都得到了很好的控制，地铁保持了安全运行。
7 结语
本项目与既有地铁线距离较近，地质条件也较差，地铁的安全运行对深基坑的安全性提出了更高的要求。本文从基坑设计、施工、基坑监测、地铁监测四个方面进行阐述、分析，以工程实例论述了一般桩锚支护、双排桩悬臂支护、双排桩+钢支撑支护、微型桩+锚杆支护等多种支护形式在邻近地铁线深基坑中的成功应用，保证了城市轨道交通的安全运行，为类似的工程的设计、施工提供了借鉴。
参考文献
[1]张超文, 袁野. 北京市某深基坑工程设计与施工实例分析[J]. 岩土工程技术, 2016, 30(1): 50－54.
[2]刘方梅. 深基坑开挖对临近地铁隧道的影响[D]. 杭州: 浙江大学, 2015.
[3]王振超. 郑州国贸大厦基坑支护施工实录[J]. 基坑与边坡工程, 2001, 4(4):38－39.
[4]董慧超，冯科明.基于既有城市轨道交通防护的某基坑支护设计[J]. 岩土工程技术, 2016(05): 229-234.
论文作者:陈伟涛
论文发表刊物: 《建筑学研究前沿》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/25
标签：基坑论文; 地铁论文; 结构论文; 剖面论文; 工程论文; 管线论文; 位移论文; 《建筑学研究前沿》2017年第10期论文;