深基坑开挖对既有地铁结构安全的影响研究

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深基坑开挖对既有地铁结构安全的影响研究赵 洋，费 睿

（杭州市城建设计研究院有限公司，浙江󰀃杭州󰀃310000）

摘 要：近年来，随着城市化建筑规模的不断扩大，人们越来越来重视建筑结构的安全性。而深基坑作为建筑结构的一个重要组成部分，对开挖标准等都有着非常详细的要求，对周围建筑结构也会产生一定的影响。本文就深基坑开挖对既有地铁结构安全的影响进行研究，通过对基坑开挖的具体影响程度、级别及安全性进行分析，并给出相应的保护措施。关键词：深基坑；地铁车站结构；安全评估中图分类号：U231+.3󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃1 工程概况

本次研究中以某市地铁车站的一号线换乘车站为例进行说明，其中本次研究中的地铁车站是正常运营的侧岛换乘车站设计。车站为地下一层的侧式车站，车站的站台宽4.4m，总长为193.30m，车站的主体结构采用明挖顺作法施工，车站的主体围护结构主要是采用了钻孔灌注桩+内撑的支护结构形式，而车站结构东侧则采用了地下连续墙+内撑的支护形式。车站西侧的深基坑设置了两道支撑结构，东侧基坑则采用两道支撑结构，采用的支撑结构都属于钢筋混凝土结构。基坑土体有问题，深基坑补充粉质粘土或砂土、粉砂等。但是因为深基坑工程四周的环境非常复杂，紧邻地铁一号线的换乘车站，可能在深基坑开挖过程中对既有铁路线造成不利的影响。

2 三维有限元的评估分析

许多常见的基坑在设计时的计算方法大多采用的是平面竖向弹性地基梁法，这种方法不仅能在设计时准确地对施工情况进行模拟，还能够对工程中的一些情况进行准确的计算，从而获得支撑体系的变形程度。因为我国在建筑施工过程中对环境保护等有着严格的要求，因此在深基坑开挖时要对可能出现的各种情况进行分析评估。2.1 基坑不分区整体开挖的分析

在对基坑周围环境进行分析的时候，考虑到周围的土体以及深基开挖时对地铁隧道的影响，要选取恰当的三维计算模型的尺寸。对于基坑不分区整体开挖项目进行预估分析是必不可少的一个环节，这关系到工程的进度和质量，也为后续工作的开展奠定了基础。在基坑施工的过程中，基坑的围护结构采用的是连续墙和四道混凝土水平支撑的结构系统，土体则采用相关的3D有限元模拟。施工现场很多的数据或者参数是先经过前人的实际工况测得然后分析后获得的，可以作为参考。施工的顺序是先支撑、后挖土，这样设计的分层开挖模拟的好处，在于可以通过基坑在不同分区开挖的过程中实时掌控施工的整体概况，如果出现措施上的不当可以及时纠正和改进。

2.2 基坑分区开挖的分析

深基坑开挖施工过程中，必须根据不同的开挖结构的荷载变化进行有效的变形控制，首先将基坑进行分区，使深基坑的支护结构更加完善，对于其中一些小的基坑

作者简介：赵洋（1991—），男，助理工程师，研究方向：城市轨道交通结构。

󰀃󰀃文章编号：2096-2789（2019）06-0225-02

进行支护施工时，降低支护的难度，并且对于施工的顺序也要进行掌握，从而保证对既有地铁线路的安全控制，防止深基坑开挖对地铁线路产生的沉降、变形等影响，从而让地铁隧道的安全性得到提高。其次，做好相应的加固，严格控制深基坑开挖的侧向围护支持结构，避免因为侧向的变形而影响地铁车站的运行安全。此外，在进行深基坑的分区开挖时，可以先对整个开挖工程进行模拟施工，然后对工程项目进行详细的研究，结合现有的一些数据进行准确的分析，从而保证在施工时，施工操作能够满足对现有地铁线路运行安全的要求。

3 基坑开挖对既有地铁结构安全影响的施工措施

通过对本次深基坑开挖施工过程中三维有限元模拟软件进行分析，并且对分区开挖后的各种情况进行研究，将一些会对地铁车站造成不利影响的因素进行分析，从而对既有铁路线路进行保护。综合各方面的数据进行分析，分区开挖方法对既有地铁线路的影响最小。3.1 分区开挖基坑的围护措施

首先，在进行深基坑的分区开挖施工时，需要对各区域的围护结构进行加固，围护墙的水平支撑采用一种常规的十字对撑的加角形式。然后在深基坑的后期开挖过程中，要对分区的深基坑的连续墙进行相应的拆除，采用科学的跳仓式拆除方法，能够降低影响，保证现有的地铁线路运行安全。此外，在本次的深基坑开挖过程中，为了能够保证现有地铁线路的安全运营，需要对整个深基坑的施工进行有效的控制与监测。3.2 坑内地基的加固措施

不同的分区开挖，其采用的加固措施也是不同的，这样能够针对性地对不同的地质环境进行不同的加固方法的选择，从而保证加固深度、加固效果等符合施工要求。本次研究过程中，其深基坑开挖因为地质问题非常复杂，并且与既有地铁线路的距离非常近，因此需要采用有效的加固措施来减少深基坑开挖时造成的地铁结构的坍塌及沉降，降低深基坑造成的影响与危害。3.3 分块对称的开挖措施

对于不同的地质环境，其操作方法的选择不同，造成的结果也是不同的，因此针对不同的地质特点，要选择科学的开挖方法。首先按照本次研究中的分层开挖的原则，需要对基坑支护随时进行支护浇筑，并且对于开挖的土方进行准确的控制，防止因为过量开挖对整个深基坑的安全性造成影响，然后加强对周围的支护，从而严格控制整个支撑体系的稳定性。

·226· | 发展与创新 | Development and Innovation4 工程的实际勘测4.1 地铁隧道变形的实测在本次工程进行深基坑分区开挖过程中，必须对整个工程的施工情况进行实时监测，并且安排施工人员对整个工程的变形情况进行动态管理，从而保证地铁既有线路的安全运行。在进行监测过程中，需要对地铁线路的变形情况进行严格测量，地铁隧道内部的水平位移和竖直位移要严格控制在标准的范围内，从而能够对变形情况进行准确的测量，防止出现严重的沉降问题。4.2 实测结果和计算结果的对比

在本次深基坑的开挖施工模拟时，可以列出一些假设数据，然后根据这些数据进行施工，并且对完成时的数据进行对比，如果这些数据超出了标准规定的误差要求，说明本次施工中出现了一些较严重的问题。通过实测结果和计算结果的准确对比，能够给施工人员及技术人员提供一个准确的研究方向，然后采取有效的措施对施工现场情况进行控制，保证既有地铁线路的运行安全。

5 深基坑开挖对既有地铁车站结构的安全影响评估

5.1 基础资料搜集

通过对现场深基坑开挖工程的地形地貌进行调查分析，并且对周边建筑的分布进行规划，收集深基坑开挖过程中的工程地质及水文等资料，从而准确地对地铁既有线线路进行相应的保护。首先收集地铁一号线换乘车站的深基坑支护的设计方案，然后对车站的设计结构参数进行了解，最后对深基坑开挖产生的影响进行评估。5.2 三维数值模型分析

针对与紧邻地铁车站及其附属建筑的特点，对深基坑工程进行了解，从而针对本次深基坑工程的支护结构进行分析，然后采用现有的三维有限元软件模拟深基坑开挖造成的不利影响，并且重点分析相连的地铁车站的结构与支护结构，根据其支护结构的受力情况对地铁既有线路的安全状态进行评估。文章针对一号线换乘车站的东侧深基坑开挖施工进行研究，在进行东侧的深基坑开挖施工时采用明挖施工方法，并且东侧车站的施工及钢支撑架设进行设计，从而能够拆除一号线东侧的围护桩及水平支撑等，然后对施工过程中的地铁车站结构位移情况进行总结。5.3 计算结果

首先需要对地铁车站结构位移情况进行计算，并且将计算结果进行总结，如表1所示。以相似的既有地铁深基坑开挖工程的施工经验为参考，对产生的结果进行分析。首先，在本次项目的东侧深基坑开挖施工过程中，诱发现有的地铁车站结构的最大水平侧向位移为2.6mm，其产生的最大总位移将会达到6.1mm，并且因为目前现有的地铁车站处于一种较低的受力水平，所以

2019年第6期表1 地铁车站结构位移汇总表（mm）地铁车站的最大位移量计算工况水平位移竖向位移总位移工况11.95.75.9工况22.05.75.9工况31.94.85.0工况42.35.35.6工况52.65.86.1工况62.04.44.7工况7

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在深基坑施工过程中，会诱发地铁结构的受力变化量产生非常小，因此将位移情况的结果进行统计。其结果都在相关安全技术范围内，因此本次的深基坑开挖施工不会对既有地铁车站的结构安全产生影响。5.4 建议

综合本次深基坑开挖施工的地质条件及支护结构的自身特点，对既有地铁线路的安全进行分析，为了保证深基坑开挖施工时能够满足地铁车站的运行安全，必须合理安排本次深基坑工程的开挖施工进度，并且通过协调统一指挥东、西两侧的车站基坑施工操作。通过采取合适的基坑开挖措施，遵循现有的分区、分层、对称的施工原则，这样才能够在深基坑施工过程中，对既有地铁车站及附属结构的安全进行保证，降低对地铁隧道结构产生的不利影响。此外，还要不断加强事故现场的水平位移监测，根据施工现场的监测信息采取相应的施工安全措施，增加深基坑施工的排水措施，做好必要节点的施工应急处理预案。

6 结束语

综上所述，随着科学技术的不断发展，各项建筑工程的安全施工要求也在不断提高。对深基坑开挖对既有地铁结构的安全影响进行研究，能够有效降低地铁运行安全风险，从而保证地铁运行的稳定性。

参考文献：

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