临近地铁段长大深基坑施工安全技术控制措施研究

临近地铁段长大深基坑施工安全技术控制措施研究

禹桂强

中铁二局第四工程有限公司，四川 成都 610000

摘要：随着建筑工程技术的不断发展与进步，地下工程纵深式发展趋势逐渐显现，基坑施工的深度和范围不断增加，同时基坑施工周边环境的影响因素日趋复杂，从而使基坑项目的施工安全风险进一步加大。基于此，本文以广州设计之都项目临近地铁段深基坑施工工程实例为研究对象，探讨临近地铁段长大深基坑施工的安全技术控制措施，可作为今后临近地铁长大深基坑施工安全控制提供一定的参考依据。

关键词：长大深基坑施工；安全控制；临近地铁；

1 引言

在新时期习总书记关于安全生产重要论述和建设工程项目日趋复杂化和纵深化的背景下，保证深基坑施工的安全性与可靠性，已成为一个工程项目安全控制的关键。基于此，本文以广州设计之都深基坑工程项目临近广州地铁2号线工程实例为背景，通过对不同施工区段采用不同的基坑围护结构形式的安全技术控制措施后，对代表基坑安全的监测数据进行分析，研究临近地铁深基坑施工安全技术控制措施。

2  项目概况及地质情况

2.1 项目简介

广州设计之都基础设施综合开发项目（一期）工程位于白云区鹤龙街黄边村东接云山诗意居住小区及黄边村村界，西临黄边二横路（云城西路延长线），南至白云三线，北至黄边北路，紧靠地铁2号线黄边至江夏站区间段。基坑长约460m、宽约370m，周长约1769m（地保范围内基坑长度约508m），基坑开挖深度约10.5m，面积约17万㎡，属于长大深基坑。

2.2 周边环境情况

本工程其他三面紧邻市政道路和住宅区，周边环境复杂，紧邻基坑东侧上部为市政主道路，市政道路人行道下有供水、国防光缆、燃气、电力以及通信管线，市政主道路正下方约10m左右为广州轨道交通2号线区间段，距基坑红线最近处约为14.1米，最远处约为20.3m，基坑开挖深度约为10.5m。基坑周边情况详见图1。

图1 基坑周边情况

2.3 地质水文情况

2.3.1 地质情况

该项目的地质剖面图详见图2

图2 基坑东侧地质剖面图

2.3.2 水文情况

根据项目地勘报告，地下水位埋藏深度较低，通过钻探作业测定，初见水位的埋藏深度不超过5.3m，初见水位标高处于10.14m～15.11m这一范围内；稳定水位的埋藏深度处于0.20m～5.50m这一范围内，稳定水位标高处于9.94m～14.91m这一范围内。整体而言，地下水位较浅，不存在承压水，并且会随着时间与季节的不同出现相应的差异，其整体变化范围处于2m～5m之间。

3 紧靠地铁段深基坑施工主要安全风险分析

3.1 施工工艺技术限制

3.1.1 不能大面积采用混凝土或钢支撑工艺

由于紧靠地铁段基坑长度约为460m，宽度约为370m（地保区宽度为50m），跨度太大，如果采用混凝土或钢支撑受温度影响会导致变形过大，同时受基坑内地下室主体结构物的限制，导致基坑水平方向无法大面积采用支撑工艺，只能在基坑转角处局部采用支撑工艺。

3.1.2 不能采用冠梁+锚索的支护工艺

由于地铁2号线区间段结构距基坑红线最近处约为14.1米，最远处约为20.3m，地铁结构埋深约10m，基坑开挖深度约为10.5m，基坑开挖深度与地铁结构物基本上处于同一标高，如果紧靠地铁段基坑采用冠梁+锚索的施工工艺，在施工过程中会有打穿地铁结构的极大安全风险，因此受场地和现场环境限制不能采用此施工工艺。

3.2 基坑围护结构施工质量缺陷

围护结构可能夹砂、夹泥、接缝处未处理好等质量缺陷，在后期土方开挖过程中可能会出现基坑围护结构渗漏水、涌砂、涌泥，围护结构变形等，严重甚至出现基底突涌水、基坑坍塌等安全风险。

4 基坑施工安全风险控制技术措施

4.1 基坑支护结构的选型

基坑支护整体采用800mm厚地连墙+冠梁+锚索+角撑的围护体系，针对基坑东侧平行于地铁区间段采用2道800厚格栅式双排地连墙，基坑东北角转角处采用800mm厚地连墙+3道混凝土角撑，基坑东南角角撑范围采取800mm厚地连墙+2道混凝土角撑。下面重点介绍地铁保护区段基坑支护结构的选型。地保区各区段支护结构选型平面示意图详见图3。

（1）基坑东北角角撑范围采用800mm厚地连墙+3道混凝土角撑，详见图4。

（2）基坑东南角角撑范围采取800mm厚地连墙+2道混凝土角撑，详见图5。

（3）基坑东侧与地铁2号线区间结构平行段采用格栅式双排地连墙，详见图6。

图3 地铁保护区内各区段围护结构形式平面示意图    图4 基坑东北角围护结构断面图

图5 基坑东南角围护结构断面图         图6 平行地铁区间段围护结构断面图

4.2 土方分区、分段开挖措施

地铁保护区段基坑的土方开挖在基坑支护结构全部施工完毕并达到相应设计强度要求后，采取分区、分段（详见图7）进行土方开挖，并按照基坑距地铁结构的距离由远及近、短开挖、对称开挖和跳挖的原则，以及开挖后尽快施工主体结构，做到基坑早开挖、早封闭、早回填，尽量减少基坑暴露时间的原则。从基坑内部地块开发次序对东侧紧靠地铁段共分4个区段进行土方开挖施工，按照①→②→③→④的先后顺序进行开挖，每个区段开挖后必须及时施作完主体结构并回填后方可进行下一段的土方开挖。

图7 地保区土方开挖分区图

4.3 监测措施

基坑变形监测作为基坑安全的重要数据支撑，监控量测工作贯穿于整个项目基坑施工周期，编制专项的监测方案，通过对围护结构水平、竖向、测斜的位移变化和地表沉降、管线沉降以及水位等的变化情况，及时分析对这些监测数据，准确指导现场施工，同时也必须对地铁隧道结构的变形的情况同时进行监测，通过基坑围护结构监测数据和地铁隧道结构监测数据的对比分析更能反映真实情况，更安全的指导现场施工和采取相应的应急措施，确保基坑施工的安全和地铁运行的安全。

5 监测数据及数据分析

5.1 基坑监测数据

5.1.1 基坑墙顶水平位移监测数据

（1）第①区段（采用单排地连墙+2道混凝土角撑）的围护结构顶累计水平位移量最大值为25.02mm（详见图8），小于报警30mm，符合要求。

（2）第②区段（采用单排地连墙+3道混凝土角撑）的围护结构顶累计水平位移最大累计变形为：23.31mm（详见图9），小于报警值30mm，符合要求。

（3）第③区段（采用格栅式双排地连墙）的围护结构顶累计水平位移量最大值为20.52mm（详见图10），小于报警30mm，符合要求。

（4）第④区段（采用格栅式双排地连墙）的围护结构顶累计水平位移量最大值为20.38mm（详见图11），小于报警30mm，符合要求。

图8                                 图9

图10                               图11

5.1.2 基坑墙顶竖向位移监测数据

基坑墙顶竖向位移第①、②、③、④区段的竖向位移变形都不大，4个区段中累计竖向位移变形最大为第③区段，开累最大变形值为11.38mm，小于报警值20mm。

5.1.3 基坑围护结构测斜水平位移监测数据

基坑围护结构测斜水平位移第①、②、③、④区段的水平位移变形都不大，4个区段中累计竖向位移变形最大为第②区段，开累最大变形值为16.52mm，远小于规范报警值50mm。

5.1.4 混凝土角撑立柱桩竖向位移监测数据

混凝土角撑立柱桩水平位移第①、②区段的竖向位移变形都不大，2个区段中累计竖向位移变形最大为第②区段，开累最大变形值为13.89mm，远小于规范报警值35mm。

5.1.5 混凝土角撑支撑轴力值监测数据

混凝土角撑支撑轴力值第①、②区段的变化都不大，2个区段中累计轴力值变化最大为第①区段，累计最大值为3193KN，小于报警值4410KN。

5.1.6 基坑周边管线竖向位移监测数据

基坑周边管线竖向位移第①、②、③、④区段的竖向位移变形都不大，4个区段中累计竖向位移变形最大为第①区段，开累最大变形值为10.86mm，小于报警值30mm。

5.1.7 基坑周边地表竖向位移监测数据

基坑周边地表竖向位移第①、②、③、④区段的竖向位移变形都不大，4个区段中累计竖向位移变形最大为第①区段，开累最大变形值为12.82mm，小于报警值25mm。

5.1.8 地铁隧道监测数据

隧道结构竖向位移累计变形值最大点为1.21mm，水平位移累计变形最大点为1.98mm，小于报警值10mm。

5.2 监测数据分析

鉴于基坑围护结构水平位移、竖向位移、测斜水平位移、立柱桩竖向位移、角撑轴力、周边管线竖向位移、地表竖向位移、地铁结构竖向位移和水平位移值均远小于报警值，证明基坑围护结构是安全可靠的，重点对监测值变化较大的基坑围护结构顶水平位移监测数据变化情况进行分析，对比一下不同支护形式对基坑安全性的影响。

（1）从图8与图9的水平位移数据对比分析，可以看出第①区段水平位移累计数据大于图12第②区段，且变化速率前者也明显大于后者，原因是第①区段采用的是单排地连墙+2道混凝土角撑的围护结构，而第②区段采用的是单排地连墙+3道混凝土角撑的围护结构，因此得出结论：在基坑开挖深度相同的情况下，明显3道混凝土角撑的围护结构更安全。

（2）从图8、图9、图10、图11的水平位移变化数据和施工时间来看，第①、②区段水平位移累计数据大于第③、④区段，且第③、④区段从基坑开始变形到趋于稳定的时间明显要小于①、②区段，原因是①、②区段围护结构采用的是单排地连墙+混凝土角撑的支护形式，而③、④区段采用的是双排格栅式地连墙的围护结构。因此得出以下结论：在基坑开挖深度相同的情况下，双排格栅式地连墙的支护形式要更安全，也明显比其他支护形式施工工期明显要短，在保证安全的前提下也更有助于提高施工进度。

6 结语

本文以广州设计之都项目临近地铁段基坑工程施工实例为背景，分析了临近地铁段深基坑施工存在的安全风险，针对存在的安全风险采取相应的安全技术措施，特别是通过对不同施工段采用不同的基坑围护结构形式的安全技术控制措施后，对代表基坑安全的监测数据进行分析表明：临近地铁段长大深基坑采用双排格栅式地连墙的支护形式对减小支护结构变形，保证基坑安全有明显作用，同时有助于加快基坑施工的速度。本工程的成功实施，可以为临近地铁段长大深基坑施工安全控制提供一定的参考依据。

参考文献

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