广州地铁设计研究院股份有限公司 510010
摘要：随着地铁周边商业不断开发，邻近地铁的基坑逐渐增多，在许多轨道交通较发达的城市，新建工程邻近地铁结构的情况增多。基坑开挖在卸载过程中会影响周边土体应力及位移，因而，不仅要严格控制自身的变形，还需要通过各种措施，确保邻近地铁结构的安全，在复杂条件下控制基坑变形并最大限度减小对邻近地铁结构的影响显得尤为重要。本文主要分析基坑开挖对在建地铁车站附属结构的影响研究。
关键词：基坑开挖；在建地铁车站；附属结构；影响研究
引言
目前的基坑工程中，对周边环境保护主要有积极保护法和工程保护法两种思路。工程保护法一般有隔断法、基础加固、结构补强等方法。其中隔断法指在邻近既有建筑物的地下工程施工时，为减少土体位移与沉降对其影响而在建筑物与施工面间设置隔断墙进行保护的方法。隔离桩是控制基坑或隧道施工对邻近建筑物影响的常用方法之一。
1、项目概况
长沙某公寓项目位于长沙市雨花区木莲东路与万家丽中路交叉口西南角，东临长沙地铁5号线大塘站4号出入口，设3层地下室，基坑支护深度约13.4m。基坑东侧围护结构平面距离长沙地铁5号线4号出入口仅约3m，其中毗邻出入口的C1D段部分围护结构形式拟采用双排“h型”桩，考虑到基坑开挖卸载及公寓底部桩基施工必然会引起坑底地层的变形，从而导致4号出入口的受力和变形状态发生改变，对其产生不利影响。为了确保施工安全，保障施工顺利完成，开展基坑开挖卸荷、公寓底部桩基施工对既有5号线4号出入口结构的影响研究是十分必要的。
2、场地环境与工程地质条件
2.1地形地貌
拟建场地位于长沙市雨花区木莲东路与万家丽中路交叉口西南角，北侧紧邻木莲东路，南侧紧邻雪佛兰华洋世纪4S店，东侧为在建地铁出口站，西侧紧邻雨河路。原始地貌为河流二级阶地，原场地较平坦，现局部区域因施工开挖形成土坑，场地现状标高在38.88~43.39m之间，高差为4.51m。
2.2气候水文
长沙地区属中亚热带湿润季风气候区，具有四季分明、温暖潮湿、雨量充沛、严寒期短等特点。据历年长沙市气象站资料统计：多年平均气温17.4℃，日平均最高气温38.1℃，日平均最低气温0.4℃，7月份平均气温28.5℃。常年主导风向为东南风，多年平均降雨量1394.6mm，最大年降雨量1751.2mm（1998），最小年降雨量708.8mm（1953），每年5～9月为雨季，其降雨量约占全年的80％；多年平均蒸发量为1206.9mm，仅7～9月蒸发量大于降雨量，其他月份降雨量均大于蒸发量；地下水位主要受降雨影响，雨季随降雨量增加地下水位上升，旱季随降雨量减少地下水位下降。
长沙市区水系较为发育，俗称“一江四水”，湘江纵贯城区南北，较大的一级支流有浏阳河、捞刀河、靳江河与龙王港，5号线一期工程跨越浏阳河与圭塘河。圭塘河是浏阳河的支流，起于长沙县跳马乡，由南至北分别贯穿雨花区洞井镇、雨花亭办事处和黎托乡，在黎托花桥村汇入浏阳河，干流全长32.2km。近年来，因生态环境破坏，植被减少，库、塘萎缩，水土流失、淤积等，使全流域水源含蓄和调控能力下降，圭塘河呈现了明显的季节性丰、平、枯变化，水环境的日益恶化导致某些河段内已无水资源可言。据访问，圭塘河历史最高洪水位约40m（吴淞高程）（1998.06.27，长善垸堤委会）。
2.3区域地质构造
根据《长沙地区区域地质调查报告》（湖南省地质矿产局1989年）及野外勘察资料显示，本区域位于长沙洼陷系永安复式向斜的次级向斜构造，轴线呈北东40°-45°方向，延伸达60km，在不断的拱断作用下，由地洼沉积层组成褶皱平缓的红色盆地，地层产状平缓。以湘江为界，西岸属褶皱丘陵，东侧为内陆湖相沉积的下第三系或白垩地层。本次勘察在钻孔控制范围及深度内，未发现构造破碎带，未发现断裂构造及新构造运动迹象。
3、建议
由于地铁结构邻近基坑的开挖对地铁结构存在不可忽视的影响，建议设计、施工方案应考虑以下措施，减少本工程对地铁结构可能产生的影响：
1）考虑长沙地铁5号线大塘站4号出入口仍在施工建设当中，建议在基坑开挖之前，应对其地铁结构最新实施状态开展调查和分析，以便掌握地铁结构的现状，同时及时通知业主及相关设计单位，为地铁保护措施和邻近基坑开挖施工提供重要依据。
2）信息化施工是确保工程施工安全的重要手段，由于项目基坑较深、地质条件复杂、基坑支护类型较多且距离地铁结构较近，基坑开挖可能会对地铁结构产生影响，为保证基坑开挖过程中地铁结构及运营安全，在公寓项目基坑施工之前，应编制详细的地铁监测方案，建议对基坑开挖影响的地铁5号线4号出入口范围进行地铁结构变形及水位进行动态监测。
3）基坑东侧临接出入口段，一旦基坑围护止水帷幕失效，将导致该侧水位突然下降，从而造成出入口结构的超量变形。建议当实时水位监测发出预警信息，加强基坑外侧水位监测，当坑外水位及水位变化速率不能满足设计要求（稳定水位以下1m，下降速率500mm/d）时，应及时通过回灌井进行回灌，避免因水位下降导致地铁附属结构发生沉降。
4）施工过程中应委托专业监测单位对基坑和地铁结构进行监控量测对施工过程进行全面的监控量测，随时反馈信息，指导施工生产，在发生既有地铁结构变形速率超过规定值时，应立即停止施工，启动抢险预案。
5）在钻孔灌注桩施工过程中，桩机严禁在地铁结构上方作业，成桩过程应注意孔壁稳定性，在孔壁无法自稳的填土范围成桩时，应采用套管跟进，避免塌孔造成对地铁结构的不利影响。同时要求多孔跳桩施工，确保围护桩施工不影响4号出入口的安全。
6）根据国内类似地铁结构安全保护经验和地方性地铁结构保护规范的要求，结合本工程项目特点和计算分析结果，针对5号线大塘站4号出入口，建议结构安全控制指标按下表进行取值：
表1某公寓项目基坑开挖地铁安全控制指标
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7）鉴于岩土层计算参数取值的合理对预测分析地铁结构的变形和内力状态及评估地铁安全较为重要，建议结合所开展的地铁结构动态监测结果和拟建工程基坑开挖围护结构监测结果，在必要时对地层计算参数进行反演分析，以便进一步预测分析地铁结构的变形及内力状态和发展趋势。
8）土方开挖时应注意以下事项：严禁采用爆破法开挖；挖土过程中严禁施工机械碰撞、冲抓、碾压支护结构，土方开挖应遵循“对称开挖、分层开挖、严禁超挖”的原则。
9）应建立本项目的工作协调小组，建议公寓开发业主与长沙地铁业主进行协商制定双方应急协调联动机制，及时共享施工进度及监测成果，严控风险。
10）基坑开挖施工过程中应建立实施性强且经地铁公司同意的应急预案，备足沙袋、可施加预应力的钢支撑等应急材料；基于本基坑横向宽度较大，建议东侧基坑坑底及围护桩预留可施加斜撑的条件；施工过程中若出现监测值超限情况，应立即停止施工，并通知业主单位、设计单位、监理单位和地铁公司，经过讨论确定有效措施后方可继续施工。
结束语
基坑开挖会扰动周围环境，导致临近在建地铁车站附属结构产生变形，进而影响到结构的安全稳定。为了保障基坑在建地铁车站附属结构的安全稳定，分析基坑开挖对于周围环境的影响成为一个亟待研究的重要课题。
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