大型基坑施工对轨道交通结构影响分析

大型基坑施工对轨道交通结构影响分析

闫海磊

中交隧道工程局有限公司 北京 100012

摘要：随着我国轨道交通行业的迅速发展，深基坑支护和土方开挖技术是当下轨道交通施工中较常见的施工技术，也是当下轨道交通质量保证的重点技术之一，该技术有着经济、安全、适应性强的特点。深基坑支护和土方开挖技术的不断提升，可为轨道交通质量的提高提供保证。关键词：基坑施工;轨道交通结构;影响;

引言

随着上海轨道交通建设的发展，城市核心区的地下空间开发项目越来越多，在轨道交通周边进行大规模的基坑开挖在所难免。目前上海市邻近轨道交通大型基坑可供参考项目较少，本文重点研究了邻近轨道交通基坑项目施工影响，为后期类似工程建设提供技术支撑。 1工程概况

上海市轨道交通14号线是目前中继1、2号线之后的一条A型8节编组大运量的东西向市区级轨道交通线路。线路起于嘉定封浜站，重点浦东金桥桂桥路站，经过嘉定区、普陀区、静安区、黄浦区、浦东新区等五个行政区，线路全长38.514km，均为地下线，共设31座车站。铜川路站位于上海普陀区中心城区，铜川路与大渡河路交叉口，毗邻普陀区政府大楼、普陀区图书馆以及上海市体育宫等多个重要建筑。本站是 14、15 号线T型换乘站，共有7个出入口和4组风亭。其中 14号线铜川路站沿铜川路道路下方东西向布置，为地下二层双柱岛式车站，车站外包总长度251.56m，标准段外包宽度24.04m，标准段开挖深度约17.8m，端头井开挖深度约20.0m；15号线铜川路站沿大渡河路下方南北向布置，为地下三层双柱岛式车站，车站外包总长度193.47m，标准段外包宽度25.14m，标准段开挖深度约25.16m，端头井开挖深度约27.04m。两个单位工程均采用明挖顺作法施工。铜川路站位于铜川路与大渡河路交叉口之间，是 14、15 号线T型换乘站，共有7个出入口和4组风亭。14号线铜川路站沿铜川路道路下方东西向布置，为地下二层双柱岛式车站，采用明挖顺作法施工；站台中心里程SK10+029.995，车站外包总长度251.56m，标准段外包宽度24.04m；包括2、3、4、5号出入口及2组风亭。15号线铜川路站沿大渡河路下方南北向布置，为地下三层双柱岛式车站，采用明挖顺作法施工。站台中心里程CK30+407.072，车站外包总长度193.479m，标准段外包宽度25.14m。15号线包括1、6、7号出入口及2组风亭。"

2轨道交通结构型式和结构

可以将城市轨道交通的结构按照作用可主要分为区间、车站以及停车场等这三个关键的部分，又可按照结构位置分为地上结构和地下结构。所谓的区间是指连接车站与车站之间的结构形式，用于列车行驶，可借助隧道工程项目施工技术。轨道交通停车场则是在轨道交通停止运行的时候停靠的位置，停车场多采用磁悬浮技术，以此来有效确保轨道交通在停运状态下可以处于合理的状态。车站则是轨道交通临时停靠的位置，主要是人员、货物上车和下车的位置。如果轨道交通结构为地下结构，在周边环境允许的情况下，则可以优先考虑采用深基坑方式施工。

3基坑支护的目的与作用

1）增强基坑土体稳定性，可与地下室空间要求达到相适应状态，为后续土方开挖创设良好条件。2）对基坑周边的地下管线形成强有力保护，无论是基坑支护还是地下室施工环节，均可有效避免坑壁土体变形问题，降低土体位置误差。3）基于节水、排水等相综合的方式，有助于优化基坑施工作业面，使其处于地下水下方区域。

4开挖与支护

4.1分层分段开挖

考虑基坑实际情况，如工程规模、围护结构特点等在此基础上确定合理的开挖顺序，即分层、分步展开，所有开挖过程均遵循对称原则，先采取支撑措施，随后开挖作业，各道工序的持续时间需得到有效控制，确定的工艺参数如下：譹訛分层数量n=5（标准段）；譺訛每层分步开挖数量V＝300～750m3.；譻訛每分步开挖长度B=6m；譼訛每分步开挖高度H=3.0～5.8m（钢支撑层距）；譽訛钢支撑预加轴力N=50%～80%（计算轴力）；譾訛每分步开挖时间Tc＜12～14h；譿訛每分步支撑时间Ts＜8h；讀訛每分步无支撑暴露时间Tr＜14～16h。

4.2钢支撑安装

通过预拼的方式形成整体结构，利用龙门式起重机与汽车式起重机相综合的方式完成整体起吊作业，将所得钢支撑设置在牛腿上，通过千斤顶给予适当的预应力，当其满足设计轴力要求后，需要在活络端置入钢楔块。此过程中，采取预应力分步施加的方式，首次50%～80%，全面检查螺栓等连接件情况，无误后进一步施加，使其达到设计值。根据现场情况，由于支撑横向跨度不小于20m，在基坑间设置适量格构柱，主要目的在于减小钢支撑长细比，使其具有优良的稳定性。施工中，监测单位积极参与其中，设置轴力计并实时监测。

4.3基坑开挖监测

设计、施工以及后续管理工作都要树立信息化理念，分析所得监测结果，对其采取修正措施，作为施工作业的基本指导。监控工作具有系统性，主要体现在以下5点：①围护桩变形情况；②支撑轴力情况；③地下水位变化情况；④基坑周边地表沉降情况；⑤地下管线位置情况。值得注意的是，大多工程项目中对于墙体竖向变形未形成准确认知，缺乏合理的监测手段。但从实际情况来看，基坑开挖过程中伴随明显的土体自重应力释放现象，在其作用下使得墙体发生竖向变形。此时，基坑稳定性随之下降，并引发地表沉降等一系列问题。

5施工影响分析

5.1数值分析

围护设计方案考虑到该工程紧邻地铁车站，为减小基坑变形对地铁结构的影响，基坑采用分区分期施工、选用较强的围护结构及内支撑型式，同时加强了邻近地铁侧的止水措施。采用等效刚度原则将地铁车站采用实体单元建模，钻孔灌注围护桩及墙板结构等采用板单元建模，临时立柱、桩基采用梁单元建模，并设置切向弹簧模拟板单元、线单元在网格节点位置发生剪切方向的摩擦交互作用。

5.2轨道交通保护措施

1. 合理安排出土时序，分块分仓开挖，避免基坑底长时间的大面积暴露开挖施工；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。（2）地块邻近轨道交通结构基坑完成素土回填的，由于回填土较疏松、强度低、空隙大、承载力低，影响钻孔桩成桩，容易塌孔，从而影响轨道交通结构及防水安全。应采取预先注浆措施将回填土注浆加固，然后再进行钻孔桩施工，避免钻孔桩施工对车站侧墙及防水造成破坏。（3）严禁采用锤击桩，施工过程中应加强对地表沉降的监控量测，并对轨道交通结构变形进行实时监控，确保结构的安全。

结束语

总而言之，随着我国城市轨道交通的建设范围逐渐扩大，对于城市轨道交通工程质量的要求也越来越高。因此，在使用深基坑作业作为城市轨道交通工程的施工方法时，应该设计合理的施工方案，做好人员，材料，机械的相关管理工作，从而有效提升我国城市轨道交通工程深基坑作业的施工水平 参考文献

[1]张兵兵,卢伟晓.大型基坑施工对轨道交通结构影响分析[J].建材与装饰,2020(18):270-271.

[2]翁承显,刘东双.基坑施工对近距地铁隧道安全性的影响[J].山东农业大学学报(自然科学版),2020,51(01):110-113.

[3]徐子林,孟磊,曾杨.轨道交通换乘站分期施工对已建成车站结构安全影响的分析[J].隧道与轨道交通,2019(04):18-20+57.

[4]陈洲.城市轨道交通工程深基坑施工中的相关技术措施分析[J].居业,2019(12):80-81.

[5]刘万兰.软土地区城市轨道交通工程基坑风险控制要点分析[J].隧道与轨道交通,2017(04):10-13+51.