摘  要 邻地铁运行线的深基坑工程施工将改变隧道周围土体的应力状态，使临近地铁隧道

产生变形，从而影响隧道的正常使用和安全，因此，邻地铁基坑施工需要对隧道采取保护措施。介绍大上海会德丰广场深基坑工程施工中对地铁隧道采取的施工保护措施、动态控制及监测技术等，对今后同类工程施工有一定的借鉴意义。

关键词 软土地基深基坑 隧道保护 变形监测 动态控制

 

      大上海会德丰广场位于静安区南京西路 1717号地块，占地面积 12 675 m²，拟建 1 幢高 270 m的 54 层办公大楼及 2 座 2 层商业裙楼。

      广场基坑东西长约 95 m、南北宽约 100 m． ，开挖深度 19． 8 ～ 25 m。基坑北侧邻南京西路，路面宽度为 18 m，路面下由近及远埋有地下电缆 15 根、φ1350 mm 雨水管和 23 孔通信管等地下管线; 南京西路道路北侧有 1 幢高层建筑( 百乐门大酒店) 和3幢多层建筑，基坑围护边线距百乐门大酒店约 40m，距 3 幢多层建筑约 34 m; 基坑北侧平行于邻近地铁 2 号线区间隧道( 隧道埋深约8 m) ，平行长度范围为 90 m。北坑总平面示意见图 1，基坑与地铁隧道的相对关系剖面见图 2。

      为了保护地铁结构安全，深基坑分南、北两基坑区进行施工。南区基坑地下结构施工到 ± 0． 00，再进行北区基坑开挖。由于北区基坑位置的特殊性，成为施工的难点。北区基坑面积 873 m²，长 92． 4 m、宽分别为 7． 5 m( 西侧) 和12． 5 m( 东侧) ，开挖深18． 02 m，总土方量 15 386 m³。

 

      本场地地势平坦，地面标高一般为2． 93 ～3． 58m，属滨海平原地貌类型。工程范围内土层主要有黏土、粉砂等，建址范围内地质情况见表 1。

      地下水位埋深为 0． 5 ～ 0． 7 m。平均水位在地表下 4． 3 m。底板位于⑤_1a灰色黏土中，地下墙插入⑤_1c粉质黏土夹砂层中。

      经监测，降水试验期间坑内、坑外地下水位没有变化，说明降压抽水井隔水效果良好，承压水同上层地基的潜水完全隔开。对基坑底板的稳定性进行验算，基坑底板到承压含水层顶板间的土压力应大于承压水的顶托力，即: y_s、y_w

      H·γ_S≥ F_S·γ_W·h       (1)

      式中: H——— 基坑底到承压含水层顶板间土的厚度，取 B 4 孔考虑

              γ_S——— 基坑底到承压含水层顶板间土的加权平均重度，取 18． 00 kN /m³

              h——— 承压水水头高度( 承压水静止水位的深度或相对标高) ，测得承压水头高8． 70 m

              γ_W——— 水的重度，取 10． 00 kN /m³

              F_S——— 安全系数，一般为 1． 0 ～ 1． 2，取 1． 05

      经计算，H· γ_S ＞ F_S· γ_W· h，故基坑底板稳定性良好。

 

      北区基坑周边环境复杂，平行距地铁 2 号线隧道最近 5 m，与隧道平行长度为 90 m，基坑比隧道埋深还深约 8 m，深基坑工程施工将对周边隧道产生重大影响。

      从南区基坑开挖对隧道的影响，可知北区基坑施工难度极大。南区基坑土方开挖总量约 15 万 m³，开挖历时 7 个半月。采用 4 道钢筋混凝土支撑( 混凝土用量约 9 589 m³)，以减少对隧道的影响。地铁 2 号线同期监测值表明，在南区基坑开挖期间对地铁 2号线隧道的沉降、收敛、位移产生了一定的影响，集中收敛变形已达到报警临界值，由此更增加了北区基坑开挖中控制地铁沉降等变形的难度。

      通过建三维模型，分析得出基础沉降引起区间隧道的沉降对地铁 2 号线区间隧道的影响相当显著。因此，在围护设计中采取增设愈 40 m 的隔离桩1 道，来确保地铁运行线及基坑的安全。隔离桩设置后，近基坑侧区间隧道的最大位移减小约 50% ，为13． 49 mm。

      本工程采用液压千斤顶系统( 位置见图4，安装节点见图 5) 。千斤顶系统最大工作顶力为3 000 kN( 支撑设计轴力/ 预顶力第 5 道支撑分别为 2 000kN / 1 650 kN) ; 千斤顶油缸行程150 mm; 千斤顶设置机械自锁装置; 每组千斤顶设 1 个压力传感器，压力显示精度 ± 2 磅，液压系统采用 32 组油缸，以长时间保持设定的不同压力，并可根据现场实际情况分别对各组油缸压力进行动态调整。同时使用大功率泵站与 54 个单作用油缸配套，以避免长期、频繁地开启电机，同时能对 SPLC 的指令快速反应，泵站配以 3 个蓄能器来实时补给能量。

      基坑内每组钢支撑都有 1 个压力传感器，通过压力传感器的测定可实时反映支撑轴力，必要时调整千斤顶的压力。

      在地铁运营线路保护区施工时，要求控制变形值为:

      (1) 两轨道横向高差＜4 mm，轨向偏差和高低差最大尺度值＜ 4 mm /10 m。

      (2) 地 铁 隧 道 结 构 变 形 曲 线 的 曲 率 半 径＞15 000 m，相对变曲＜ 1 / 2 500。

      (3) 地铁结构变形速率＜0． 5 mm / d，且不得影响其安全正常使用，隧道与车站的差异沉降控制在5 mm 以内。

      为保证变形值在控制范围内，在基坑围护墙及基坑周围地层设变形监测点，并对地铁隧道沿基坑段重点监控，进行自动监测。若超出下述控制值，则发出警报: 地铁侧地下连续墙测斜累计达 15 mm，速率达到 1 mm /d; 地铁侧土体测斜水平位移累计达到及超过 10 mm 时，或连续 2 d 量测差值达到及超过 2 mm; 地铁侧坑外水位下降量累计达到及超过350 mm，或变形速率达 100 mm / d。

      北区基坑开挖时，监测显示基坑地下连续墙测斜达到控制目标值，北侧地下连续墙测斜最大值点为 Q 4(见图 6)。

      从图 6 中可见，在第 3 层土方开挖及支撑期间，Q 4 点 10 m 处变形明显增大。对应工况可发现，该处支撑安装滞后，支撑轴力未及时复加。第 5 道支撑安装完成后，发挥轴力补偿系统的作用，采取及时加压、卸压，使支撑轴力稳定在设计轴力值。后期监测结果显示，地下连续墙变形速率明显减缓，隧道变位控制效果良好。

 

      北区基坑于 2007 年 10 月 24 日开始破除硬地坪及第 1 层土方开挖，至 2008 年 2月 6 日完成底板结构，历时 106 d。基坑施工中通过围护设计、各种施工保护措施及实行现场监测，使隧道变形控制在允许范围内，确保了地铁和基坑安全。本项目基坑开挖采取“先 50 m 以外，再 50 m 内”的次序分片开挖，遵循“快节奏，早支撑，勤监测、小变形”的施工原则，通过配备大量的机械及劳动力，缩短了支护施工时间，并采用钢支撑轴力动态控制的液压千斤顶系统技术，有效地控制了基坑开挖过程中引起的地铁运行线隧道位移变化，可为今后类似深基坑施工提供经验。

 

[ 1 ] 戚科骏，王旭东． 临近地铁隧道的深基坑开挖分析 [ J ] ．岩石力学与工程学报，2005(11): 5485 － 5489．

[ 2 ] 彭戡． 紧邻地铁与高架的深大基坑工程支撑、降水和开挖施工技术[J]． 建筑施工，2006(10): 804 － 806．

[ 3 ] 罗志阳，聂更新． 深基坑施工中对地铁高架的保护技术[ J ] ． 浙江建筑，2007(10) :47 － 50．