中铁第四勘察设计院湖北省310017
摘要：随着我国地铁运营里程的不断增加，对邻近地铁的建设活动引起的地铁结构变形和内力变化，以及相应的对地铁结构保护措施的研究越来越受到重视。因此，为了确保基坑施工作业落实有效性，满足临近地铁结构安全使用要求，则需要充分地考虑基坑施工对临近地铁结构造成的影响，从而使基坑施工作用下的临近地铁结构实践过程中能够发挥出应有的作用，最大限度地满足城市发展要求，保障地铁结构建设水平。
关键词：基坑工程施工；邻近地铁结构；影响；展望
1导言
目前城市建设日新月异，日益增长的建设需求与紧张的土地资源产生了显著矛盾，谋求地下空间的开拓与发展成为了当务之急。然而，在实践工程中地下空间的开发施工面临着安全问题，费用问题，便捷问题的讨论。该类问题的发生，不但影响了工程正常施工，而且又造成了有关建筑费用的增加，危及人民生命财产和安全。鉴于此，文章重点针对基坑工程施工对邻近地铁结构影响研究现状与展望进行了分析，以供借鉴。
2基坑工程施工对邻近地铁结构影响
拟建基坑工程某地铁区间隧道东侧，建筑主体为地上1～2层建筑，地下为2层，顶板上覆土厚为1.5m，底板埋深为14.2m。施工基坑距离既有地铁区间隧道8m，开挖轮廓尺寸为73m×149m，采用明挖顺作法施工。施工期间为保证邻近地铁隧道安全，基坑围护结构采用1000mm@1600mm及1000mm@3200mm钻孔灌注桩，基坑邻近既有结构一侧采用双排悬臂桩支护，远离既有结构一侧采用围护桩支护。双排桩结构外围护桩桩长为31.4m，嵌固深度为17.2m，桩间距3200mm，内围护桩桩长为27.7m，嵌固深度为13.5m，桩间距1600mm；围护桩桩长为21.7m，嵌固深度为13.5m。既有地铁区间隧道采用盾构法施工，埋深18.55m，隧道内径5.4m，外径6.0m，衬砌采用300mm厚C50预制混凝土管片，环宽1.2m，新建基坑与既有地铁区间隧道位置关系如图1所示。
图1基坑与隧道位置关系剖面
2.1基坑工程对其下卧既有地铁结构的影响
针对工程进行有限元模拟，利用平截面假定计算的管片弯矩和内力结果表明，基坑开挖卸载后，隧道管片的应力状态有所改变，但其强度能够满足要求；采用二维有限元模拟，分析了上覆基坑开挖方式不同对地铁隧道变形的影响，结果表明：通过将远离和靠近地铁隧道的基坑平面分成Ⅰ区和Ⅱ区，并采取先Ⅰ区、后Ⅱ区的顺序分区开挖措施，可有效地将隧道变形控制在允许的范围内；结合该工程采用FLAC3D进行三维有限元模拟，结果表明：采用隧道桩板支护结合坑底旋喷桩满堂的措施，相对于不进行加固、仅隧道桩板支护措施而言，对控制地铁隧道的隆起位移更有效，该措施中板桩支护和坑底旋喷桩满堂加固分别起到主要作用和辅助工效；通过ABAQUS程序建立三维整体数值模型，分析了采取隧道和站体两侧增加三轴水泥土搅拌桩对土体加固、将隧道和站体两侧建筑工程桩加长和基坑土方分块开挖等措施后上覆基坑工程对其下地铁结构的变形的影响，认为上述措施可有效地控制地铁隧道变形，土体加固措施效果最为明；采用FLAC3D软件模拟某工程岩质基坑开挖，认为岩质基坑开挖会对其下隧道产生整体上浮现象，开挖深度越大，回弹变形量也越大，完全对称开挖，则隧道位移呈对称分布；基坑开挖边界附近竖向位移变化剧烈，隧道衬砌结构变化更容易造成衬砌产生挤压和张裂。
2.2降水对邻近地铁隧道的影响。
采用FLAC3D软件模拟降水对邻近隧道变形的影响，通过不考虑流固耦合和考虑流固耦合的对比分析，认为降水对隧道竖向位移和水平位移均有较大影响，不能忽视降水对周围土体扰动及区间隧道变形的作用；采用有限元法，结合一维固结理论和三维渗流理论，分析越江隧道上方基坑降水对其结构的影响，探讨降水水位、抽水层次、降水时间及方式等对越江隧道沉降的影响；针对该工程，采用三维有限差分模型，模拟分析了地下水位降至坑底下2m和4m时对邻近地铁隧道的影响，得到不同降水深度时的隧道结构受力状态、隧道底部土体孔隙水压力和隧道结构变形等规律。此外，考虑实际工程中某些工况条件，可以通过修改参数来考虑不同因素对隧道变形和受力的影响程度等。但由于计算分析中某些参数具有地区性、经验性，有必要结合地区经验、工程经验，通过实测进一步合理确定。实际工程中施工条件通常较为复杂，而计算模型通常经过了假设和简化处理，难以完全模拟实际工况，尤其是对于复杂工程。因此，计算结果的准确性受到影响，有限元模拟一般只能定性研究，难以定量分析。
3基坑工程施工对邻近地铁结构影响控制及展望
3.1做好基坑围护和挖土施工
现代城市中处于地铁隧道旁的基坑工程已经颇为常见，虽然基坑属于临时性开挖，但施工技术却相当复杂，如果施工过程处理不当，不仅会危害基坑自身安全，还会对临近的地铁隧道造成破坏。除此之外，基坑施工方案的确定已经最大程度地考虑施工过程中的预期变化，但是实际情况总是难以预料，支护结构的强度、位置以及周围岩土的变形等都会随时产生变化，所以，针对这样的现状，在不断总结施工经验的基础上，融合新技术的应用，优化施工方案，才能更好地达到施工效果。
3.2土方开挖与降水的配合
对于坑内开挖范围内的潜水，采用真空深井进行疏干处理，为开挖施工提供良好的作业环境。对于影响基坑开挖安全的微承压含水层，采用深井减压方式，降低承压水水头，对承压水进行“按需降水”，使基坑免于承压水突涌威胁。降水过程中应安排专人巡视，基坑周边应设置排水沟，排水沟应设置在远离围护墙的一侧，排水沟应有防水措施，避免排水沟的水渗流到围护墙内。挖土期间应注意对降水井的保护，安排专员进行看护，降水井遭到破坏时，应及时安排人员进行修整，降水井口应进行临时封堵，避免土方开挖过程中泥土掉落到井里，破坏降水效果。
3.3加强基坑监测监控措施
本工程开挖深度大、周边环境复杂，除了基坑本身的监测外，还需要在施工过程中考虑周边建筑物垂直位移、周边管线垂直位移、周边地表沉降、围护结构垂直水平位移及侧向位移、坑外土体深层侧向位移、支撑轴力、坑外水位、立柱桩垂直位移、地铁站台差异化沉降、变电站环境等的监测。监测数据应各方共享，并及时汇报设计院，基坑开挖过程中发现监测数据异常时，应会同相关人员立即查明原因，并采取有效措施。
4结论
综上所述，为了提升地铁结构的潜在应用价值，需要加强基坑施工对临近地铁结构所造成的影响分析，并落实好相应的分析工作，增强临近地铁结构实践应用效果。未来临近地铁结构建设中应充分考虑基坑施工的实际情况，避免施工技术深入推进中给临近地铁结构的正常使用埋下安全隐患，并找出针对性强的应对措施来处理好基坑施工中存在的问题。优化临近地铁结构安全性能，满足现代城市的可持续发展要求。
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