关于邻近地铁的深基坑施工案例分析
【摘 要】随着城市轨道交通的发展扩大，城市邻近地铁的深基坑越来越多。由于地铁隧道及地下连续墙对周围环境的敏感，因此这类深基坑施工过程中对周围环境影响的控制要求也非常高。由此，以上海某基坑工程为例，分析了施工中遇到情况及采用的处理措施，以供类似工程参考。
【关键词】邻近地铁 深基坑 施工案例
1 工程概况
本工程位于上海市中心，南邻在建的地铁隧道，西面与老式石库门住宅及历史保护建筑仅一街之隔，东邻市政道路。出于项目开发周期需要，该地块分 4 个基坑开挖。以下就该地块中技术最复杂的Ⅳ区基坑进行介绍和分析，其难点主要表现在：
（1）基坑较大。开挖面积约 6 800 m2，总土方开挖量约为 113 808 m3。
（2）基坑较深。大面开挖深度达到 16.38 m，地面标高- 0.4 m，其中最深处电梯坑开挖至 18.75 m。
（3）基坑距离在建的地铁隧道仅 30 m，因此基坑开挖不当将极可能对地铁施工产生不利影响。
（4）由于项目分周期开挖，与Ⅳ区基坑紧贴的Ⅲ区基坑已出±0.00 m，其间仅以厚为 600 mm的地下连续墙分隔，对已建成建筑易造成影响。
（5） 基坑与西侧石库门住宅及历史保护建筑仅相距20 m左右。这些建筑建造年代久远，其结构又为砖木结构，板墙柴泥青砖开裂及木材老化腐朽现象极为普遍，加之年久失修等不利因素，造成临街环境极为复杂敏感，深基坑开挖易对这些老房子产生破坏。
（6）紧邻Ⅳ区基坑周边管线较多，较密集，深基坑开挖容易对其造成破坏（图1）。
2基坑施工方案
2.1围护概况
本工程基坑围护采用地下连续墙加对撑，Ⅲ区与Ⅳ区间地连墙厚为 600 mm，标准幅宽 600 mm，共 21 幅，地墙顶标高 - 3.10 m，底标高 - 33.90 m；其余地连墙均厚为800 mm，标准幅宽 600 mm，共 46 幅，地墙顶标高 - 3.10 m，底标高 - 33.90 m。为确保周围建筑，尤其是在建地铁隧道的安全，基坑在垂直方向上共设置4 道支撑，其顶标高为- 2.3 m、- 6.45 m、- 9.95 m、- 13.35 m，首层支撑一共设置 3道宽 13 m钢混凝土栈桥，基坑支撑均为钢筋混凝土支撑。垂直方向 4 道支撑的主撑尺寸分别为：800 mm×800 mm、1 100 mm×800 mm、1 000 mm×800 mm；围檩尺寸分别为：1 000 mm×800 mm、1 300 mm×900 mm（图 2）。
2.2挖土概况
本工程土方开挖施工严格遵循“盆式”开挖施工原则进行，其总原则是严格实行“分层分段、留土护壁、限时开挖支撑”，同时土方开挖应针对上海地区软土的流变特性应用“时空效应”理论。
土方工程施工是深基坑工程施工的重要组成部分，它不仅与工程进度密切相关，而且直接影响基坑及周边环境的安全。只有在具备以下条件时，方可进行土方开挖工作：
（1）基坑内水位已降至基坑开挖终标高下（基础底板底）1 m；第一层土方开挖时，水位应降至标高 - 4 m；
（2）基坑监测及地铁监护所反映的各项指标的正常；
（3）已制定应急预案，遇紧急情况能立即进行有效处理；
（4）已办理有关施工手续，设备机械人员已就位，开挖方案已制定并经专家论证，业主、监理、围护结构设计单位及地铁运营公司已审批通过。
2.3 降水概况
本工程降水采用真空深井井点降水的方式，对于疏干井的布置，原则上按上海地区单井有效降水面积的经验值，结合拟建工程场区土层特征、基坑平面形状、尺寸确定。我们根据上海地区降水施工经验（单井有效降水面积为150 m2～250 m2）和本基坑开挖深度及周边区域特点，在开挖深度范围内，取约220 m2/ 口进行施工。
2.4 拆撑概况
由于基坑与在建地铁邻近的特点，拆撑过程中的振动易给地铁地连墙带来安全质量隐患，并很可能造成地连墙的漏水现象。因此，与常规的拆撑比，应做到更小的施工振动，而在实际施工过程中，由于人工拆除的方法耗时、耗工太多，不建议采用。综合考虑了施工安全和施工进度控制因素，工程最终采取的是爆破拆除和机械拆除相结合的方法。但不论是爆破还是机械拆除，都必须先将距离地铁较近处的支撑断开处理，再将较远处支撑直接爆破或机械拆除，对离地铁较近处的支撑还是采用人工破除，这样才可以将振动减小到最低。
2.5 监测信息分析制度
综合地铁运营单位和本工程基坑围护设计单位确定的地铁监护项目、基坑及周边环境监测项目的报警值，我们与相关各方一起制定了工程分阶段的目标控制值。在实施过程控制中，我们根据变形控制目标值，按照设计工况进行分解，并将分解值与监测值进行对比，提出了下一阶段应对的措施，特别是出现报警时的应急预案。其具体报警值如下：
（1）墙体测斜：±3 mm/d，累计为30 mm；
（2）墙顶、立柱沉降、位移：±3 mm/d，累计为 10 mm；
（3）管线沉降：±3 mm/d，累计为10 mm；
（4）建筑物沉降：±3 mm/d，累计为15 mm；
（5）地表沉降：±3 mm/d，累计为 20 mm；
（6）坑外水位：200 mm/d，累计为 750 mm。
2.6应急预案
在深基坑工程施工管理中，事先制定必要的应急预案是确保施工安全的必要措施之一。在基坑及周边环境监测结果显示超出设计报警值、基坑及周边环境安全受到威胁时，应根据不同情况，有针对性地采取应急措施。具体方法如下：
（1）成立堵漏专业队，储备堵漏剂、双快水泥、注浆管、注浆机、水泥、水玻璃等物资；在土方开挖过程中派专人巡视围护墙体是否渗漏，若发现围护墙渗漏，则视具体情况不分昼夜立即组织人员进行坑内灌浆堵漏，或在坑内、坑外分别进行灌浆、注浆堵漏（在要求的时间内完成）。
（2）在土方开挖的过程中，若发现不明障碍物或地质条件与地质勘察报告不符，必须立即组织各主体结构设计方、基坑围护结构设计方、地质勘察单位、当地政府有关部门与业主、监理、总承包方一起共同处理。总承包方应作好现场的保护、调查工作，为有关各方工作提供方便。
（3）在监测过程中，若坑内或坑外水位观察井水位发生异常，井点出水量增加，坑内水位没有正常下降，而坑外水位下降明显时，应暂停或减少周边管井的降水，并启动回灌井点，进行回灌直至坑外水位稳定，同时进行注浆堵漏。堵漏完成后，再逐渐恢复降水，并按要求增加水位监测的频率。
（4）在监测过程中，若发现地下管线沉降或位移累计，或变形速率接近报警值，则应与管线管理单位一起确定是否立即采取将管线暴露、采用双液注浆加固管线基础等措施，同时应调整附近基坑的施工顺序、施工方法等。
（5）在土方开挖过程中，若监测数据显示局部围护结构变形异常、累计值接近报警值，则应与基坑围护设计人员一起共同确定处理方案。现场应作好回填机械、抢险人员、抢险设备和抢险物资等各项准备。
（6）周边重要建（构）筑物变形接近报警值并有继续发展的趋势时，应根据施工进展情况及专家会审确定的处理意见，采取相应的措施。若情况出现在土方开挖阶段，则应立即停止开挖，进行回填和坑内坑外双液注浆加固等措施，以控制变形的继续发展，同时要加强监测。只有在各项措施落实、周边重要建（构）筑物变形趋于稳定，或变形趋于恢复的情况下，才可再继续施工。若情况出现在垫层浇注施工期 间，则可适当提高垫层的强度等级或在垫层中增加钢筋，以加快施工进度、缩短垫层浇注时间，从而尽快形成垫层支撑。若情况出现在内结构施工阶段，则可增加临时钢支撑，同时增加施工人员，以缩短结构施工时间，从而尽早形成安全、稳定的永久支撑结构。
（7）在基坑开挖到地下承压水压力达到临界状态标高后再继续向下开挖时，应加强坑内减压井监测。同时，应与减压井的运行进行更为密切的配合，如储备压井必需的物资、人员和设备，以具备随时启动应急预案的能力。
（8）地下连续墙渗漏应急处理
① 初堵处理方法：初堵属于应急之控制性处理，其目的是控制漏水点及漏水源。一般用无机堵漏材料直接封堵，必要时采取化学灌浆措施。
② 永久性堵漏处理方法：永久性封堵处理方法主要采用混凝土修复专用技术进行处理，一般使用无机材料和聚合物材料。
3 结语
本深基坑工程从挖土到出±0.00m，历时 8 个多月，过程中经历过监测报警、地墙漏水等不利情况，但在以上的方案及应急措施下，都顺利得以解决。最终施工按原计划工期圆满完成，同时对周围老房、管线及地铁的影响也降到了最低。
（1）沿街的老住房应在开挖前做好影像记录，便于在开挖后进行参照，这样能明确开挖过程是否对老建筑带来了影响，及时发现质量或安全隐患，同时也可以分清责任。
（2）因等待支撑强度达到设计强度前不能开挖下层土，而等待的过程又增加了基坑的暴露时间，所以此时可以提高支撑的混凝土强度等级。这样不需要等28 d来让混凝土达到 100%强度，只要试块达到设计强度后即可施工，每道支撑因此可以节约 14 d 的工期时间。
（3）市区的深基坑开挖施工，对周围管线的影响较大，为确保管线的安全，首先要加强监测，其次要多与相关单位沟通，不能冒险施工。尽管有时候间接点的监测值并不一定完全代表管线沉降，但当达到报警值后，绝不能冒险施工，只有在确定管线的安全后方能继续。
（4）在邻近地铁的区域开挖施工时，一定要及时做好与地铁业主、地铁施工方的沟通，尤其是换撑施工的时候，因对地铁方地连墙的侧移影响较大，事先应制定施工计划，配合好各方的施工时间。
（5）支撑拆除时的振动会对邻近地铁的施工带来质量隐患，比如刚浇注的混凝土，振动会导致其强度降低，同时也可能对地连墙带来漏水隐患。
（6）尽可能的将不利因素都考虑到，做好应急预案及应急准备，以备遇到突发事件时可以及时处理。
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