软土地基临地铁侧深基坑施工对相邻隧道变形影响因素的分析Analysis of influence factors on adjacent tunnel deformation by deep foundation pit construction near subway in soft soil foundation

软土地基临地铁侧深基坑施工对相邻隧道变形影响因素的分析 Analysis of influence factors on adjacent tunnel deformation by deep foundation pit construction near subway in soft soil foundation

金学胜 1，苗恩新 2，顾金雨 2

(1.中建四局第六建设有限公司，安徽； 2.中国建筑第四工程局有限公司，广东 )

摘要：本文由软土地区地铁隧道侧深基坑施工过程相关工况着手，依托隧道段的长期监测数据，对比分析深基坑施工过程中对相邻隧道的变形影响因素分析，以降低深基坑对既有隧道的影响

关键词：复杂地质 地铁隧道 深基坑 变形影响因素

0 引言

现今工程开展中，受限于现代化城市建设的实际情况，轨道交通工程大面积运用，一线城市中，隧道工程应用广泛，越来越多的工程临近隧道周边。其次在城市发展中，为充分利用地下空间，往往项目设置深基坑，由原先单层地下室，衍生出两层及三层地下空间，在两方面的影响下，临近隧道深基坑工程的施工难度日益增加，本文就临地铁侧深基坑施工对隧道的变形影响分析，总结过程因素，加强变形控制，为后续类似工程的施工提供借鉴经验。

1工程概况

1.1项目概况

1.1.1项目基本情况

某项目位于萧山经济技术开发区，西侧博奥路、东侧已建公交站、南侧已建开发区医院、北侧建设三路，场地北侧临近地铁7号线盾构隧道。由2栋高层办公楼组成，地上29层，建筑高度约130m，地下三层，局部地下一层。基坑总平面尺寸约126mx103m，开挖面积约1.25万㎡，自然地面标高-0.75m。地下一层基坑深度约6.65m，地下一层结构边线与地铁隧道最小水平净距9.4m；地下三层基坑深度约15.4m，地下三层结构边线与地铁隧道最小净距约14.6m。

基坑底距地铁隧道顶部埋深14.2m~15.7m，地下一层基坑底与地铁隧道顶部最小竖向净距约 7.5m~9.0m（坑底浅于隧道顶部），地下三层基坑底与地铁隧道顶部最小竖向净距约-1.3m（坑底深于隧道顶部）~0.2m（坑底浅于隧道顶部）。相对关系如图1.1.1-1。

图1.1.1-1基坑与隧道相对关系剖面

1.1.2项目地质情况

场地地层浅部为耕土，上部主要为冲海积的粉土，中部为海相沉积的淤泥质土，下伏基岩为砂砾岩。地下三层开挖范围内主要为砂质粉土、淤泥质粉质黏土层；地下一层开挖范围内主要为砂质粉土层；地铁区间隧道主要位于淤泥质粉质黏土层。

2深基坑施工影响隧道因素分析

根据隧道的报警时间节点，结合现场施工情况及隧道状态，分析深基坑施工对隧道的相关影响。

2.1基坑及隧道报警时序表

表1基坑及隧道报警时序表

2.2隧道报警因素分析

2.2.1隧道报警情况概述

本项目于2020年3月20日进场施工围护结构及桩基工程施工，整体按照三轴搅拌桩→地下连续墙→TRD水泥土渠式搅拌墙→桩基工程→围护桩工程→高压旋喷搅拌桩→土方开挖→结构施工的流程安排现场单坑施工作业内容，现场根据实际情况整体细化分坑7个，分坑示意图如2.2.1-1

图2.2.1-1 基坑分坑图

整体分坑施工顺序如下：1-1区/1-2区→2-1区/2-2区→4-1区/4-2区/3区。

本项目施工1-2区主楼承台阶段，出现第一次围护结构测斜数据预警情况。2020年12月31日，周边隧道正式运营，本基坑临近承台开挖施工，此阶段，围护结构测斜监测点数据第一次报警（原设计测斜监测报警值40mm），2021年1月4日，相邻隧道区间段隧道水平收敛值（隧道椭圆率）第一次突破运营隧道水平收敛值预警值（6mm），后续本项目加快施工进度，完成底板施工作业内容，2021年3月3日，基坑进行第三道混凝土支撑拆除作业，按照分区分块分段拆除的方法进行作业，同时期根据隧道监测单位的自动化监测数据及人工复核数据，基坑施工区域相邻隧道区间段隧道沉降数据达运营隧道道床沉降预警值（6mm）。2021年3月31日，隧道道床沉降达运营隧道道床沉降报警值（8mm），召开报警分析会后采取措施加快进度，2021年5月31日，完成本基坑施工，主楼坑（1-2区）施工至±0，相邻隧道道床沉降超运营隧道控制值（10mm），后续按照地铁公司相关文件要求，超限项目组织“轨道交通保护施工过程评估”，于2021年5月31日至2021年8月16日，组织过程评估及轨道交通工程保护施工方案论证，根据专家及相关单位意见，加强后续设计，细化分坑开挖，加强换撑转换等。

2.2.2隧道报警超限原因分析

本项目工程首次预报警后，召开专家分析会以及邀请相关专业单位对深基坑施工及隧道保护施工进行指导，综合长期数据、现场施工工况，细化影响因素，原因分析如下：

2.2.2.1隧道报警原因数理统计分析

施工全过程相关监测数据整理分析如下：

1、2021.01.07，上行线隧道水平收敛SSL23(205)-SSL27(230)5个断面累计值超预警值。

2、2021.03.03，上行线隧道道床沉降SCJ15（165）-SCJ18（180）、SCJ21（195）-SCJ26（220）、SCJ28（240）11个断面累计值超预警值。

3、2021.03.31，上行线隧道道床沉降SCJ21（195）、SCJ22（200）、SCJ23（205）3个断面累计值超报警值；上行隧道水平收敛SSL24（210），SSL26（220），SSL27（230）3个断面累计值超报警值，对此有如下地铁监测数据分析。

图2.2.2.1-1上下行典型断面道床沉降

隧道沉降数据分析道床沉降主要变化分为三阶段，阶段一：土方开挖完成至底板施工完成，此阶段间隔时间为60天，变化量最大为1mm，日变化速率约0.02mm/d，阶段二：为春节停工期间，此阶段道床沉降数据存在波动情况，整体稳定；阶段三：支撑切除，此阶段间隔9天，变化量最大为3mm，日变化速率约0.33mm/d。底板土方开挖阶段存在速率加大突变情况。

对相关隧道段上下行典型断面水平位移累计变量时程统计如下图：

图2.2.2.1-2上下行典型断面水平位移

隧道水平位移数据分析其水平位移主要分为三阶段，阶段一：底板土方开挖见底阶段，此处可见明显速率加大，阶段二：底板浇筑完成至支撑拆除阶段，此阶段，临近基坑上行线隧道水平位移已加大变形趋势持续变化，时间间隔30天，隧道水平位移累计最大变化量1.4mm，日变化速率0.046mm/d

对相关隧道段上下行典型断面水平收敛累计变量时程统计如下图：

图2.2.2.1-3上下行典型断面水平收敛累计变量时程曲线图

隧道水平收敛时程曲线图统计分析，整体变化趋势与前述隧道水平位移阶段一致。

人工复核对隧道相关数据进行复核论证较差数据分析：1、上行线自动化和人工沉降监测累计变量最大较差为+3.3mm，2、下行线自动化和人工沉降监测累计变量最大较差为+2.1mm，个别点存在粗差，3、上行线自动化水平收敛和人工收敛累计值最大较差为-1.3mm，4、下行线自动化水平收敛和人工收敛累计值最大较差为-0.9mm，

结合人工复核数据来看：上下行线道床沉降与水平收敛自动化监测与对应的人工复核监测成果基本一致，部分断面点位差值较大，分析存在粗差。但总体趋势一致，报警断面与人工复核报警断面一致，自动化成果有效。

2.2.2.2隧道报警原因分析

根据隧道各项数据的数理统计分析及对应节点施工工况，对隧道报警原因分析如下：

（1）基坑底板承台施工影响

本项目基坑土方见底，为加快底板施工进度，采取分块开挖，先行施工西北角处承台,设计尺寸为6400x6400x3200，承台开挖深度与隧道管道底部基本平齐，导致土方大面卸载，引起相邻隧道沉降加大，管片收敛值加大（超预警值）。

（2）底板垫层施工进度影响

本项目底板施工过程中，受场地影响，垫层无法有效形成大面整体，垫层封闭时间较长，软土地基长时间暴露，引起周边土方变形。

（3）隧道本身运营沉降不稳定影响

临近隧道2020年12月30日通车，且管线位于淤泥质黏土层中，软土地基导致的自身持续沉降。

2.2.2.3深基坑施工影响隧道报警因数分析总结

（1）、土方开挖的流水安排及开挖方式需要结合设计方案、安评方案及相关专家要求，严格按照分区块、分层、分段的模式进行基坑土方开挖；

（2）、及时完成垫层施工，减少坑底原土的暴露时间，减少土体的扰动，必要情况下，考虑采用配筋垫层的方式进行坑底稳定；

（3）、承台施工过程中，严格按照跳坑开挖的方式，不得集中区域进行承台开挖施工作业内容；

（4）、确保换撑板带的强度要求满足换撑要求，为加快施工进度，考虑采用提高标号及早强剂的方式，加快换撑形成速度；

（5）、近地铁侧支撑拆除作业，严格按照先撑后拆的方式，底板传力带及楼板换撑施工完成后，再行拆除对应钢支撑/混凝土支撑，分解应力消散影响。

3研究展望

现场的伺服加载过程中，按照坑外最大静止土压力进行预应力荷载加强设计，但现场施工过程中，出现首层、次层土方开挖过程中，基坑整体外侧位移的情况，反向影响周边隧道的相对稳定性，后续的重点研究软土基础临地铁侧深基坑伺服系统施工应关键技术。介此论证，设计复核值的合理性和不同地质情况下的设计值与实际值的对比分析，规范实际运用理论

4结论

本文对临隧道深基坑项目的施工过程中，因施工对隧道变形产生的影响做了几个方面的阐述，主要集中在土方开挖进度、土方开挖施工部署、基坑围护设计、拆换撑设计、封底施工速度等，对此因素进行整体分析，并提出后续应对加强措施，为后续类似工程项目提供借鉴经验