地铁保护区深基坑施工的地铁保护措施探析

地铁保护区深基坑施工的地铁保护措施探析

魏中旗

南京地铁运营有限责任公司，江苏 南京  210012

摘  要：在铁路线上行驶的地铁车辆必须在线路结构中提供安全空间，即根据规定，通常位于建筑物周围50米范围内的保护区。因此，特别是地铁自然保护区的发展，深基坑的建设将对地铁结构产生更大的影响，给地铁保护带来更多的压力和问题，如何保护地铁结构和运营的安全，对地铁保护区内的施工进行规范管理，并实施有效的地铁结构安全监测与施工控制，探索并整理出一套适合地铁保护的管理措施是现场施工技术人员要认真研究的课题。

关键词：地铁保护区；深基坑施工；保护措施

随着城市地铁线路数量的增加，地铁保护也在扩大，在确保铁路交通安全的前提下，完成保护区的建设工程，特别是深基础工程，已成为我们的首要任务。

一、地铁隧道受基坑开挖影响

对于大部分基坑工程，降水会引起基坑周边地下水位下降。根据有效应力原理，当孔隙水压力消散时，土体的有效自重应力会增加，进而导致隧道下沉。此外，降水深度越深，有效张力越高，沿运河的附加张力越大。沿隧道护罩的垂直位移主要取决于开坑和沉积物荷载，在隧道会聚变形的情况下，隧道表现出垂直压缩和水平拉伸的趋势，类似于鸭蛋的行为。由于软土的横向压力系数一般小于1，由于隧道中心线上的水平力小于开挖前的垂直重力，开挖后的水平应力减小，垂直应力不变，进一步加剧了隧道沿线鸭蛋形椭圆形变形，隧道会聚变形相应增加，近年来，开挖和铺设等工程也相应增加了现有和附近地铁结构的会聚变形。关于区域控制措施的影响，文献中有很多讨论，但关于降水对地铁附近结构变形的影响的研究很少，而在地下水位高的区域挖掘基坑时，应采取降水措施以确保稳定性，强降水可能导致外周土壤堆积，结构（结构）在高度附近变形（例如，地铁结构）可能导致沉积物引起的降水量大于开挖和超载引起的降水，对于雨水对环境的影响，一些科学家进行了从现场试验到理论分析的研究，但对周围现有地铁隧道的影响仍然很小[1]。

二、施工难点

1.地铁保护要求高

地铁防护等级1，考虑到地铁防护结构变形较大，承受额外变形荷载的能力极为有限，单跨拱顶水平位移的变形要求小于4.2mm；水平移动3mm后，必须采取紧急保护措施，以确保车站结构和地铁运行的安全，这对盆地建设提出了更高的要求，增加了施工难度。这是项目建设中的一个关键和复杂点。

2.周边环境复杂

具有高环境要求的项目位于城市保护区、住宅和在建项目的中心。因此，减少矿坑施工对周围建筑物变形的影响、周围建筑物（尤其是旧保护结构）的结构安全以及地下管道的保护也是项目施工的优先事项。

3.施工场地狭小

如何通过施工过程监控和信息管理来管理施工，确保地铁站的安全运行，保护周围建筑物和地下管道，确保深基坑施工正常平稳，降低项目成本也是项目施工中非常重要的技术问题。

三、地铁保护区深基坑施工的地铁保护措施

1.隧道监测和基坑监测

在工程邻近开工前进入隧道，进行隧道原始状况及监测数据确认，以及受本项目基坑影响的隧道平行距离范围内的管片情况排摸，同时做好自身基坑的监测工作，在满足监测规范的基础上增加监测点位，例如在AB坑之间的中隔墙上增加至每两幅设置一处测斜点位和顶部水平垂直位移点位，在靠近地铁侧的地下连续墙都每幅都进行监测。此外，坑外水位观测兼回灌井加密至每20m一口。隧道沉降的每日监测数据，对收集的数据和基础坑本身的监测数据进行全面分析，为基础坑施工的所有阶段提供准确的安全数据支持。

2.支护结构选取

选择深基坑支撑结构以满足工程要求，为了确定最适合深沟支撑工程的支撑结构，需要从多个角度进行综合分析和考虑，当施工区域的地质条件更好时，钉墙可以用锚等形式支撑；施工区地质条件差，地下连续墙；它可以由重力挡土墙等形式支撑，当施工区地下水位较低时，不需要具有密封功能的支撑结构，当施工区域的地下水位较高时，应使用具有密封功能支撑结构，否则应采取其他密封措施，周边施工现场为了做到这一点，开放式施工现场将对基础坑的支撑结构进行更大的改变，在深基坑施工过程中，全面分析多个基础坑的位置和高度，将几个基坑的支护桩联合在一起,形成一个共同的受力体系,在桩间可以使用旋喷桩对基坑实施防水操作。

3.制定开挖方案

一般来说，深基坑施工属于地下工程，由于地理位置包含许多地下管道，基础可能不稳定，因此在挖掘深基坑时，不仅要采取有效的支撑措施，还要通过某些方式检查工程的安全性和可靠性。因考虑到开挖边坡稳定性这一问题,我们应当使用钻孔桩与钢板桩相结合的围堰施工的方法,这项方法具体内容包括：第一步就是建设钻孔桩。其必须满足相应的应力要求，但结构必须控制在一定的强度范围内。同时，为了控制好钻孔桩的桩间径和桩直径之间的距离,采用钢护筒跟进至岩面,以防止钻孔过程出现塌孔而造成失稳，此外，还制作了钢围栏，钢桩通过梁的施工必须具有一定的规律性，要按照规定的施工顺序进行，不能错过所有过程，相应的施工顺序如下：施工前做好充分准备，下一步是安装和施工样品的位置，基础开挖完成后，要设置内部钢板支架，施工过程应按规定顺序进行，最后阶段应进行适当的排水和密封工作，也不会出现渗水和漏水的情况,进行基坑设计深度的开挖,并对相应的支撑进行安装,然后把底部用混凝土进行密封,之后开始承台施工,围堰施工也就完成了

[2]。

图1 地铁深基坑开挖流程图

4.土方施工地铁保护

（1）一旦支撑混凝土强度达到设计要求，就可以挖掘一层土壤，混凝土强度应根据两个指标确定：在相同条件下，维护单元强度和现场回声测深仪确定的强度。（2）土方开挖应用“时空效应”原理，严格实行“分区、分层、分段、限时、对称、均衡”的原则，开挖过程中尽量缩短基坑无支撑暴露时间。在开挖过程中，在不支撑基础坑的情况下，严格遵守尽量减少暴露时间的原则，土壤层厚度不超过1.5m（软土不超过1m），土壤层坡度不超过1:1.5，地块长度不超过20m。

5.降水地铁保护

基坑中的沉积物应根据实际情况进行，地铁结构的变形应得到控制；采用坑内明排为主，降水为辅的降水方式。坑底设置排水沟，基坑底部设集水井以汇集坑底排水沟排出的地面水和地下水，间距约按每30m设置一个。基础支撑结构采用支撑桩+高压螺旋桩形成水膜，在施工过程中严格按照图纸进行，加强质量控制，确保水膜的安全性和效率。开挖前做降水试验验证围护体系是否密闭，是否达到隔断基坑内外地下水的要求。

6.基础结构施工阶段的地铁保护

开挖主要设计标高后，应尽快建造结构基底，以防止由于基础过度暴露导致引起基坑土体隆起变形加大，从而导致地铁结构竖向变形值超限，尤其是在地下侧开挖地面时，铺设速度必须加快，开挖时间不得超过8小时；铺设应注入支撑桩，支撑更换应严格按照设计要求进行，内部支撑施工完成，地下室支撑结构和面板的设计强度（临时支撑）可移除。面板支架（临时支架）应分层建造，内部支架应分层拆除，不违反设计要求。起重设备将分段混凝土支架从工作表面提升，用自卸车将其运输至现场外，然后用镐或压缩机将其破碎，并将废物运至指定地点进行集中处理。

7.基坑回填阶段的地铁保护

采用素土分层压实，严格控制压实因子逐层压实，严格禁止混合填埋或垃圾填埋，建议使用优质防水胶带，拆除地下外墙模板后及时插入后续工艺，地下外墙层分阶段施工，缩短回填周期，基础坑的稳定性进一步提高[3]。

四、结语

既有地铁隧道变形最大的部位发生在离基坑中部最近断面，并沿隧道纵向的两端方向，呈现出逐渐减小的趋势，当现有隧道一侧开挖时，隧道路面的水平位移表明路面接近开挖侧，垂直变形表明路面显著增加。且隧道衬砌的竖向位移远大于水平位移。在地铁隧道附近进行的基坑开挖时，其最大变形值均超出规范允许值，必须通过提高支护结构刚度，对坑底土体进行适当的预加固等措施，增大土体的刚度，来减小对地铁隧道的扰动，进行实时监测，并及时反馈监测数据，指导现场施工，保证隧道的安全稳定性。

参考文献

[1]栾纯立,王平峰,赵菲.地铁运维区间保护区明挖隧道施工技术[J].云南水力发电,2022,38(10):65-70.

[2]焦莉莉,郝勇.深基坑临近既有地铁安全保护措施[J].科学技术创新,2022(01):153-156.

[3]许焕辉.地铁保护区深基坑施工的地铁保护措施探析[J].安徽建筑,2020,27(11):171-172.