紧邻高层建筑的地铁深基坑施工

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摘要：随着我国社会经济的蓬勃发展及人们生活水平的不断提高,人们对城市交通的要求也越来越高。地铁深基坑施工是一项风险比较大的工程，维护结构及支撑体系受力体系极其复杂。在对城市道路施工建设时,因为城市错综复杂的环境因素限制,在深基坑施工中往往会对地下管道及附近建筑物造成一定的安全影响,因此做好城市道路工程深基坑施工工艺及质量安全控制是非常重要的。

关键词：高层建筑、紧邻、地铁、深基坑施工、控制措施

中图分类号：TU208文献标识码： A

一、前言

随着经济的发展，各类基础建设的不断进行，城市可用建设面积越来越少，地下空间的利用成为城市建设的发展趋势，相应的深基坑施工也越来越普遍。深基坑工程往往周边交通繁忙，地下管线纵横交错，开挖过程容易引起土体变形，如果控制不好会对周围环境造成很大的影响。因此在深基坑施工过程中除了采取合理的安全支护措施外，还需要控制好深基坑对周围环境的影响。地铁深基坑建设对周围环境的影响，主要是深基坑开挖、降水过程中破坏了土体自然状态造成周围的土层变形，从而引起周边建筑物及地下管线的变形等。本文笔者就自身长期工作经验，对紧邻高层建筑的地铁深基坑施工技术进行简要的分析，以期给广大同行提供帮助。

二、深基坑开挖过程中土体的变形机理

深基坑开挖变形的诱发因素主要有两个方面: 一是在基坑工程开挖之前，一般需要采取相应的降水措施。而地下水位降低往往引起地表沉降，相应形成以水位降落漏斗为中心的地表沉降变形区。这样在深基坑施工影响范围内的建筑物、道路等都因此不均匀沉降，引起断裂、倾斜甚至倒塌，影响到各项工程和设施的使用功能和安全。二是在深基坑开挖工程中，土体自然状态被破坏和扰动，引起土体结构的初始应力平衡状态被破坏，土体内的应力场变化，进而造成地表沉降和横向移动，对周围环境造成不良的影响。

三、地铁深基坑开挖对周围环境的影响

1、深基坑开挖对周围建筑物的影响

地铁深基坑一般在城市主城区，建筑物密集，基坑施工场地狭小，另外有重要的建筑和文物等要保护，所以深基坑施工对周围建筑物的影响备受关注。如果支护不及时和支护强度不够就会引起变形过大，甚至深基坑会坍塌，不仅造成经济损失而且危及人身安全。由于深基坑开挖过程是对土体原始状态进行破坏和扰动的过程，会引起坑底产生回弹现象，同时基坑的降水过程会使土层固结，造成建筑物下方土体发生沉降变形。另外因为土层的性质不同，所以建筑物基础的变形大小不同，这样就产生了不均匀变形，从而导致建筑物倾斜、开裂甚至倒塌等。

2、深基坑对周围地下管线的影响

随着城市的发展，市政地下管线越来越密集，在基坑施工场地周围可能存在各种各样的地下管线，如果被破坏就会直接影响到人民的生活和财产安全，所以深基坑在开挖前就需要对坑内的地下管线进行处理或改迁。由于深基坑施工时土体受力状态发生变化，降水过程引起土体沉降变形，加之车辆频繁出入，这样影响范围内的地下管线亦会随之变形、破坏。因此在基坑开挖之前务必要了解清楚基坑的开挖情况、管线距离基坑的距离、管线的埋设情况等。

3、深基坑开挖对地表和道路的影响

在深基坑开挖时，因为土体的平衡状态被破坏，所以周围环境的平衡状态也受到影响。尤其一般基坑工程都需要进行降水，地下水位下降，势必会引起地下水位越来越深，对大城市水供应是一个问题，对生态环境亦是一种损害。一般深基坑工程建设在城市繁华地带，灰尘、噪音、建筑垃圾等难免会污染周围环境。而且深基坑在施工其间，场地周围都要封闭，占用交通道路，这样增加了交通压力，给人民的生活带来不便。

四、施工安全控制措施

在深基坑施工之前，需要进行地质条件与水文地质调查，了解土体的特性及其变形规律，为各个环节的控制措施提供依据。对周围环境要仔细调查，对于建筑物、地下管线等受到比较大的影响地段进行提前预测并加固处理，尤其是离基坑比较近的建筑物要采取超前预注浆等加固措施。对深基坑施工全过程进行监测，并根据监测数据实时调整、优化设计和施工工艺。做好明水疏排和暗水降排措施，严格控制降水过程。深基坑工程难免会出现意外的情况，在基坑开挖以前做好准备，一旦发生事故，立即处理。例如有以下几点控制措施：

1、做好工程勘察

工程施工中工程勘察是重要和基础环节,需要依靠具体的地质条件作实际勘察,当然对于急需支护的地区还应进行针对性的初步勘察,由于各场地的地质状况不相同,因而可以依据底层结构、具体的地下水位以及变更条件等对当地的土地建立科学合理的评价,制定出相应的解决措施。勘察中工作人员尤其要注意对施工现场附近的建筑物的情况进行考察,充分观测施工产生的震动承受力,防止施工对其造成不可挽回的影响。

地表水和地下水的处理工作是重中之重,对地层中的砂层的含水性进行勘测,发现含水性较好,由于该建筑过程开挖深度比较大,土体变形较大,必须要及时采取止水策略。为了有效避免该场地雨天积水和渗水对土体造成的不良影响,可以试试开挖排水通道的方法进行排水工作,综合考虑市政管道,需要经过三级沉淀。由于填土层、粘土层和砂层的含水量都比较小,其次,可以采取在基坑支护桩的旁边加设搅拌止水帷幕,其深度必须要达到指定标准,在需要的情况下,可以在帷幕下方加设单管旋喷桩,可以提高场地的防渗能力。

2、加强监测力度

设计坑支护施工中,如果客观条件影响,支护主要结构或者支护尺寸和设计要求不吻合,施工人员应及时和设计人员做出协商,并按照施工顺序有序进行。地下水检测中一定要固定周期,安装好控制装置后应立即着手检测。施工现场还应派出专门的负责人员对于施工状况做出检查,加大现场管理力度。同时巡检也应设定整齐并做好相应的记录。

3、重视深基坑四周地面的保护工作

岩土工程进行挖土工程时,要做好施工现场周变地表的有效保护。一般来说,地面水渗透到基坑裂缝时,就极易导致支架结构的位移。为了避免这种情况出现,必须采取有效的措施及时堵塞,根据实际情况对地面的水作分散疏导使其尽快流向其他地方,以有效防止这些水大量流入基坑。

4、防止极限状态发生

工程中深基坑支护施工具有较大的破坏性,主要表现在:综合性的土体出现失衡,基地出现异动,结构不能保持稳定甚至遭到破坏,挡土本分的承载力失去效用,以及地下冲刷管涌和锚杆抗拔无效等。事实上,挡土部分局部变形而对周围建筑物造成影响,也会导致建筑物的结构性损坏,属于破坏性极限状态的一种。另外,要做好变形监测控制,为了保证深基坑施工的安全性,采用动态设计法24h的系统监测对基坑稳定性分析与验算,同时还应该及时了解围护结构、周围土体的变形情况,将支护的沉降、位移量以及变形量均控制在预定的范围内,另外及时选择合适、合理安全的深基坑支护方案和开挖施工方法,以保证工程始终处于安全稳定的状态。

五、紧邻高层建筑的地铁深基坑施工注意事项

1、施工前的准备工作

深基坑施工前首先必须对基坑周围的地质进行勘察，对基坑的水文条件和工程地质条件做到充分了解，根据建筑使用功能和周边环境制定深基坑支护施工技术；其次是施工人员要明确施工设计图，熟悉各种施工方案，制定工程施工材料的购买计划，保证工程材料供应，以免影响工程进度；最后是选择经验丰富的施工单位和施工人员参与到深基坑施工中，消除工程隐患。

2、施工过程的质量和安全控制

首先做好深基坑施工工作，由于深基坑施工是一个复杂的系统工程，包含很多环节，并且每一个环节都会影响工程质量，一旦疏忽很可能出现重大安全事故，造成重大损失，因而施工单位必须按照施工方案进行施工，不得随意更改施工方案，严格遵守各项法律法规及技术标准和规定，确保工程质量。其次是做好地下水的控制工作，很多深基坑施工都是由于没有做好地下水控制工作而造成地表沉降和坍塌等工程事故，地下水控制主要形式有截水、集水明排、降水、回灌等，一旦发现漏水必须及时采取治水措施，并找到漏水源头进行截断处理，尽量减少地下水对工程施工的影响。最后是随时监测土移情况，一旦超过警戒线，必须立即停止施工，进行补救处理。

六、建议与结语

1、建议

(1) 为保护地铁隧道安全，基坑围护结构成孔施工阶段和基坑内侧混凝土、原基坑倒塌时残留结构破除阶段应采取有效措施避免冲击振动和爆破振动对地铁区间隧道结构产生不利影响。

(2) 为确保基坑换撑和拆撑阶段紧邻地铁区间隧道的结构安全，进一步有效控制紧邻地铁区间隧道的结构变形，建议在紧邻地铁区间隧道侧采取直接回填素混凝土处理，且拆换支撑过程需严格控制施工流程，确保拆换撑施工质量。

(3)施工过程中，喷射砼的质量好坏和厚度取决于喷射操作手的操作方法和水平，而其关键又是喷嘴与受喷面的距离、喷嘴移动、水量的调节。施工时喷嘴与受喷面的最佳距离为0.8～1.0m；喷嘴移动须将其横过坡面且稳定而系统地做圆形或椭圆形移动；水量的调节使喷射砼表面产生光泽为止；确保喷射质量。

2、结语

（1）深基坑工程施工难免对周围环境造成影响。基坑内降水或基坑开挖过程引起周围土体变形，不及时支护或支护结构强度不够，都会引起周围土体往基坑方向位移。

（2）地下水是地铁车站深基坑开挖时影响周围环境的重要因素之一。它对周围建筑物的影响尤其明显，水位下降再加上建筑物承重大，加剧了建筑物的沉降。

（3）基坑开挖时土体的应力释放再加上降水过程使土体发生位移，带动了地下管线。所以在基坑开挖时要妥善处理地下管线。

（4）靠深基坑较近的建筑受到的影响更明显，变形较大，离基坑较远的受到的影响较小。

参考文献：

[1] 秦效华：《浅谈沉降观测技术在高层建筑施工中的应用》，《科技创新导报》，2011年24期

[2] 郑启润：《高层建筑地下连续墙施工技术初探》，《中国高新技术企业》，2010年27期

[3] 寇卫国：《紧邻高层建筑的地铁深基坑施工》，《市政技术》，2010年S2期

[4] 钟铮 许亮 王祺国 冯海涛：《紧邻保护建筑的深基坑逆作法设计与实践》，《岩土工程学报》，2010年S1期