多基坑同時(shí)施工對(duì)相鄰地鐵線路的疊加效應(yīng)影響及控制措施

蔣志珍

多基坑同時(shí)施工對(duì)相鄰地鐵線路的疊加效應(yīng)影響及控制措施

蔣志珍

（上海申通地鐵集團(tuán)有限公司，201103，上海//工程師）

隨著城市建設(shè)步伐的加快，不可避免地會(huì)出現(xiàn)鄰近地鐵線路的多個(gè)基坑同時(shí)施工的情況。為確保既有地鐵線路結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)安全，有必要研究鄰近地鐵線路的多個(gè)基坑同時(shí)開挖對(duì)地鐵線路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的疊加效應(yīng)。上海長(zhǎng)泰國(guó)際廣場(chǎng)項(xiàng)目和浦東軟件園三期A1地塊綜合商業(yè)配套項(xiàng)目分別位于上海軌道交通2號(hào)線金科路站兩側(cè)，兩個(gè)項(xiàng)目的基坑同時(shí)施工，對(duì)比分析了施工階段對(duì)樁基、圍護(hù)、加固、基坑開挖、地下室回筑等進(jìn)行監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上分析了鄰近基坑開挖對(duì)2號(hào)線金科路站車站及附近隧道結(jié)構(gòu)變形的疊加效應(yīng)，并制定了有效的監(jiān)護(hù)方案及防護(hù)措施。

多基坑施工；疊加效應(yīng)；結(jié)構(gòu)變形控制

地鐵作為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施，其規(guī)劃建設(shè)極大地帶動(dòng)了沿線周邊地塊的開發(fā)［1］。在一些城市中心地區(qū)，由于作業(yè)面狹窄、施工場(chǎng)地受限，地鐵沿線建設(shè)項(xiàng)目基坑同時(shí)施工會(huì)對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疊加影響。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，及時(shí)判斷地鐵結(jié)構(gòu)受到的疊加影響，進(jìn)而采取有效措施減少地鐵結(jié)構(gòu)變形，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前對(duì)基坑同時(shí)開挖對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疊加效應(yīng)的研究較少［2］，本文以鄰近上海軌道交通2號(hào)線金科路站的上海長(zhǎng)泰國(guó)際廣場(chǎng)和浦東軟件園三期項(xiàng)目同時(shí)施工為研究對(duì)象，分析鄰近基坑開挖對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的疊加影響，以期為制定有效的地鐵監(jiān)護(hù)方案提供借鑒。

1 工程概況

上海長(zhǎng)泰國(guó)際廣場(chǎng)與浦東軟件園三期分別位于上海軌道交通2號(hào)線金科路站的北側(cè)和南側(cè)（見圖1）。長(zhǎng)泰國(guó)際廣場(chǎng)施工工期為2011年3月—2013年5月，地鐵監(jiān)護(hù)工期26個(gè)月。該項(xiàng)目擬與金科路站的4號(hào)預(yù)留出入口開發(fā)結(jié)合，地鐵通道及接收井側(cè)墻約100 m，通道外包尺寸寬6.9 m，高4.2 m，頂管工作井外包尺寸為11.7 m×11 m，采用SMW工法圍護(hù)，底板絕對(duì)標(biāo)高-6.0 m。長(zhǎng)泰廣場(chǎng)項(xiàng)目為地下2層、地上3-4層的框架結(jié)構(gòu)，基坑深9.6 m，Φ800鉆孔樁樁基，雙軸攪拌樁加固，Φ900鉆孔樁圍護(hù)，鋼筋混凝土支撐二道，順作法基礎(chǔ)盆式開挖。

浦東軟件園三期A1地塊綜合商業(yè)配套項(xiàng)目施工工期為2011年5月—2012年10月，地鐵監(jiān)護(hù)工期17個(gè)月。該項(xiàng)目水平距金科路站11 m（其中南側(cè)需開門洞4 500 mm ×600 mm），為地下2層、地上5～12層的框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基坑深11～12 m，Φ700～Φ800鉆孔樁樁基，暗墩裙邊加固，800 mm厚地下連續(xù)墻圍護(hù)，支撐三道（一道混凝土、二道鋼管），順作法基礎(chǔ)明挖開挖。

圖1 監(jiān)護(hù)現(xiàn)場(chǎng)位置示意圖

根據(jù)兩個(gè)項(xiàng)目的工期安排可以看出，在長(zhǎng)泰廣場(chǎng)項(xiàng)目開工兩個(gè)月后，浦東軟件園三期項(xiàng)目即開始施工建設(shè)。盡管長(zhǎng)泰廣場(chǎng)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊線與金科路站主體結(jié)構(gòu)凈距約49 m，但其項(xiàng)目總用地面積82 321 m2，建設(shè)總量包括五棟 11層的辦公塔樓（1～5號(hào)樓）和 2-4層的商業(yè)廣場(chǎng)（6～16號(hào)樓），建筑高度 49 m。本項(xiàng)目基坑開挖面積較大，開挖施工雖然鄰近2號(hào)線安全保護(hù)區(qū)外邊界，但由于車站南側(cè)的浦東軟件園三期項(xiàng)目緊接本項(xiàng)目進(jìn)行基坑開挖，且兩個(gè)項(xiàng)目施工工期都較長(zhǎng)，考慮到兩個(gè)項(xiàng)目基坑施工會(huì)對(duì)2號(hào)線結(jié)構(gòu)造成疊加效應(yīng)，可能導(dǎo)致車站變形加大，因此，地鐵監(jiān)護(hù)人員需密切聯(lián)系兩個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)施工單位，細(xì)化施工計(jì)劃，合理安排施工順序。

2 監(jiān)護(hù)措施落實(shí)情況

2.1 監(jiān)護(hù)要求

由于缺乏鄰近基坑同時(shí)開挖對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)線路影響的經(jīng)驗(yàn)借鑒，因此在監(jiān)護(hù)過程中督促施工單位嚴(yán)格按照經(jīng)審查的施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。根據(jù)本工程的施工特點(diǎn)及相關(guān)規(guī)范，必須將各施工階段導(dǎo)致的地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)施的變形控制在允許范圍內(nèi)（見 表 1）。

表1 地鐵結(jié)構(gòu)變形量控制范圍 mm

2.2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

監(jiān)測(cè)方式：綜合考量?jī)身?xiàng)目并全程跟蹤監(jiān)護(hù)監(jiān)測(cè)。

布點(diǎn)原則：人工和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，采用每 5 m布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)情況：長(zhǎng)泰廣場(chǎng)項(xiàng)目，監(jiān)測(cè)地鐵通道及接受井側(cè)墻人工沉降的監(jiān)測(cè)點(diǎn) 21個(gè)、監(jiān)測(cè)地鐵通道及接受井側(cè)墻人工位移的監(jiān)測(cè)點(diǎn) 21個(gè)、監(jiān)測(cè)車站道床的監(jiān)測(cè)點(diǎn) 50個(gè)。浦東軟件園項(xiàng)目，簡(jiǎn)稱道床沉降的監(jiān)測(cè)點(diǎn) 61個(gè)，監(jiān)測(cè)隧道收斂的監(jiān)測(cè)點(diǎn) 104個(gè)。布設(shè)了靜力水準(zhǔn)儀 98臺(tái)和全站儀專用棱鏡97只，復(fù)核驗(yàn)算時(shí)增加一項(xiàng)基坑的咨詢分析及復(fù)核。

3 數(shù)據(jù)分析

每一個(gè)基坑開挖都會(huì)對(duì)地鐵線路及周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，地鐵結(jié)構(gòu)變形則是兩個(gè)項(xiàng)目施工對(duì)其影響的疊加?？紤]到長(zhǎng)泰廣場(chǎng)基坑距離地鐵線路相對(duì)較遠(yuǎn)，監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)具有一定的穩(wěn)定性，且其施工周期涵蓋浦東軟件園三期項(xiàng)目工期，因此，通過分析長(zhǎng)泰廣場(chǎng)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)金科路站道床50個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)變化來研究疊加效應(yīng)。

3.1 樁基、圍護(hù)、加固施工階段

監(jiān)測(cè)日期 為 2011年 9月 27日—2011年 12月 13日。通過數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，車站的垂直及平面位移在本階段總體趨勢(shì)平穩(wěn)，僅上行線變化整體呈上抬趨勢(shì)，變化量較小，但過街通道垂直位移卻變化較大（見圖2）。經(jīng)過篩選發(fā)現(xiàn)，原因是加固施工時(shí)恰逢臺(tái)風(fēng)天氣來臨，施工單位沒及時(shí)采取相應(yīng)的防范措施，致使通道內(nèi)發(fā)生漏水，導(dǎo)致無法進(jìn)行結(jié)構(gòu)確認(rèn)，對(duì)車站運(yùn)營(yíng)帶來安全隱患。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)要求建設(shè)施工單位進(jìn)行及時(shí)封堵，以確保車站運(yùn)營(yíng)安全。

由于連接通道內(nèi)進(jìn)水，監(jiān)測(cè)日期進(jìn)行到 2011年12月 13日停止。垂直位移平均累計(jì)變化量為 0.3 mm，累計(jì)變化量最大值是 A4監(jiān)測(cè)點(diǎn)，為-7.1 mm。從圖2可以看出，樁基圍護(hù)施工階段，連接通道A4、A9監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)急，且幅度大，其他點(diǎn)位變化比較平緩。

3.2 基坑開挖直至底板施工階段

監(jiān)測(cè)日期 為 2011年 7月 12日—2012年 4月20日。監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖3、4所示。通過數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，車站平面位移總體趨勢(shì)平穩(wěn)，個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化量略大。車站垂直位移，上行線平均累計(jì)變化量為 7.0 mm，累計(jì)變化量最大值發(fā)生在監(jiān)測(cè)點(diǎn) 20，為 12.7 mm；下行線平均累計(jì)變化量為 7.4 mm，累計(jì)變化量最大值發(fā)生在監(jiān)測(cè)點(diǎn)20，為 12.1 mm。根據(jù)圖3、圖4可以看出，基坑開挖過程中，上下行變化都較大，上抬趨勢(shì)比較明顯。

圖2 長(zhǎng)泰國(guó)際廣場(chǎng)項(xiàng)目工程監(jiān)測(cè)垂直位移變化量曲線圖（連接通道）

圖3 基坑開挖過程中地鐵上行線變形趨勢(shì)

圖4 基坑開挖過程中地鐵下行線變形趨勢(shì)

經(jīng)過核實(shí)，由于長(zhǎng)泰廣場(chǎng)項(xiàng)目延期開工，導(dǎo)致以前制定的兩個(gè)項(xiàng)目基坑錯(cuò)時(shí)開挖監(jiān)護(hù)方案沒有得到執(zhí)行，且未進(jìn)行及時(shí)溝通，于是出現(xiàn)了地鐵結(jié)構(gòu)兩側(cè)的項(xiàng)目同時(shí)開挖、地鐵南北同時(shí)卸載、地鐵結(jié)構(gòu)明顯上抬等問題。如果不立即采取有效措施后果不堪設(shè)想?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，采取了如下處理措施：①多次組織兩個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)施工單位召開會(huì)議，確定責(zé)任主體和后續(xù)治理措施，重新優(yōu)化兩個(gè)項(xiàng)目的施工方案。② 經(jīng)過校核發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)泰廣場(chǎng)項(xiàng)目工地大門正是對(duì)應(yīng)地鐵變形較大的位置，所有進(jìn)出該項(xiàng)目工地的重載車輛也均需經(jīng)過此段區(qū)域，且由于道路標(biāo)高抬高，工地內(nèi)場(chǎng)地也已相應(yīng)抬高處理，導(dǎo)致基坑坑邊超載加劇，這也是造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形超標(biāo)的重要原因之一。為此，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)要求長(zhǎng)泰國(guó)際廣場(chǎng)項(xiàng)目的施工單位改變工地大門方向，以減少對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的荷載疊加影響。③ 浦東軟件園三期項(xiàng)目施工方案保持不變，目的是讓積壓的荷載逐漸降低，防止荷載突發(fā)卸載加大基坑開挖的側(cè)向壓力，進(jìn)而導(dǎo)致地鐵結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜。

3.3 地下室回筑階段

監(jiān)測(cè)日 期 為 2012年 4月 27日 —2012年 11月9日。監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖5、6所示。由圖5和圖6可以看出，由于及時(shí)采取了處理措施，地下室回筑階段車站平面位移總體趨勢(shì)平穩(wěn)，且變化穩(wěn)定；車站垂直位移上下行變化趨緩，但總體仍呈上抬趨勢(shì)。

圖5 地下室回筑階段地鐵上行線變形趨勢(shì)

圖6 地下室回筑階段地鐵下行線變形趨勢(shì)

3.4 地面結(jié)構(gòu)施工階段

圖7 地面結(jié)構(gòu)施工階段地鐵上行線變形趨勢(shì)

圖8 地面結(jié)構(gòu)施工階段地鐵下行線變形趨勢(shì)

監(jiān)測(cè)日期為 2012年11月 16日—2013年8月2日。監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖7、8所示。由圖7和圖8可以看出，在地面結(jié)構(gòu)施工階段，上下行變化平緩，上下行總體仍呈上升趨勢(shì)。車站平面位移總體趨勢(shì)平穩(wěn)，且變化穩(wěn)定。車站垂直位移上行線平均累計(jì)變化量為 8.4 mm，累計(jì)變化量最大值發(fā)生在監(jiān)測(cè)點(diǎn)15，為 14.1 mm；下行線平均累計(jì)變化量為 8.8 mm，累計(jì)變化量最大值發(fā)生在監(jiān)測(cè)點(diǎn) 16，為 13.5 mm。連接通道因及時(shí)采取了防堵措施，并要求附近的軟件園項(xiàng)目減緩施工進(jìn)度，后期垂直位移變化平緩。建筑物結(jié)構(gòu)封頂后，地鐵變形總體相對(duì)上一階段數(shù)據(jù)有所回落。

疊加效應(yīng)對(duì)車站垂直位移影響較大，上抬趨勢(shì)較為明顯，相應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線變化情況與兩個(gè)工地的施工節(jié)點(diǎn)也吻合。經(jīng)各方建設(shè)施工單位的大力配合，本項(xiàng)目地下室回筑完畢時(shí)浦東軟件園三期項(xiàng)目地鐵側(cè)分區(qū)的基坑底板也已基本形成，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化情況已趨于穩(wěn)定?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，在及時(shí)采取處置措施之后車站變形數(shù)據(jù)逐漸平穩(wěn)，隨著時(shí)間的推移后期變形日漸趨于正常。

鄰近基坑施工對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的影響，實(shí)際上是一個(gè)“卸載-加載”交錯(cuò)的過程。研究發(fā)現(xiàn)，基坑開挖的卸載和降水是影響結(jié)構(gòu)變形的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，基坑降水對(duì)控制地鐵結(jié)構(gòu)隆起變形是有利的,但鄰近基坑的降水對(duì)控制結(jié)構(gòu)水平變形則產(chǎn)生不利因素,因此在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)綜合考慮地下結(jié)構(gòu)不同方向變形來制定合理的降水措施。

4 結(jié)語

疊加效應(yīng)的影響因素較多，與鄰近基坑的位置距離、地質(zhì)條件、施工工法、施工時(shí)序等都有直接關(guān)系，且疊加影響是非線性的、動(dòng)態(tài)的、持續(xù)的。通過對(duì)本監(jiān)護(hù)案例鄰近基坑施工所產(chǎn)生疊加效應(yīng)對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)采取的應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行分析，可以得到如下結(jié)論：

（1）疊加效應(yīng)是廣泛存在的，地鐵監(jiān)護(hù)中應(yīng)高度重視鄰近基坑施工的影響。本案例中的長(zhǎng)泰國(guó)際廣場(chǎng)，其基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊線與地鐵車站主體結(jié)構(gòu)凈距離約49 m，僅差1 m就超出地鐵安全保護(hù)區(qū)范圍。按常規(guī)劃入三等級(jí)監(jiān)護(hù)，但恰恰是這三等級(jí)監(jiān)護(hù)項(xiàng)目卻因?yàn)槠溧徑?xiàng)目基坑的施工，對(duì)地鐵車站產(chǎn)生了顯著的疊加效應(yīng)。如果該影響范圍位于地鐵線路區(qū)間隧道或者高架區(qū)段，疊加效應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致地鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更大變形，危及線路安全運(yùn)行。

（2）疊加效應(yīng)是可控的，要綜合考慮施工全過程工序并采取有針對(duì)性的措施。制定監(jiān)護(hù)方案時(shí)要充分考慮周邊臨近項(xiàng)目的影響，最為關(guān)鍵的是對(duì)于鄰近項(xiàng)目的施工工期要做到統(tǒng)籌安排，對(duì)于降水方案要合理銜接，其它工序也應(yīng)交錯(cuò)進(jìn)行。對(duì)于鄰近的深大基坑項(xiàng)目，必要時(shí)可以建立現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目組，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)施工工序和工程進(jìn)度，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)并加強(qiáng)數(shù)據(jù)比對(duì)分析，落實(shí)各方責(zé)任，確保嚴(yán)格按照既定計(jì)劃進(jìn)行施工。

（3）疊加效應(yīng)是可預(yù)防的，要在監(jiān)護(hù)管理全過程中嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)防控措施。對(duì)于鄰近項(xiàng)目施工可能產(chǎn)生的疊加效應(yīng)，在監(jiān)護(hù)管理中應(yīng)采取提高監(jiān)護(hù)等級(jí)、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)監(jiān)測(cè)、密切審查現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)等措施，及時(shí)預(yù)防或盡最大可能降低疊加效應(yīng)的影響。在實(shí)踐中，施工前要制定詳盡的應(yīng)急預(yù)案，落實(shí)日檢、三檢、互檢等制度；認(rèn)真填寫現(xiàn)場(chǎng)工作日志，做好周、月數(shù)據(jù)的變形趨勢(shì)分析，以便動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)疊加效應(yīng)并及時(shí)采取處置措施；當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，要深入分析原因并及時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)預(yù)案。

［1］ 劉繼強(qiáng)，歐雪峰，張學(xué)民，等.基坑群開挖對(duì)近接運(yùn)營(yíng)地鐵隧道隆 沉 變 形 的 影 響 研 究［J］.現(xiàn) 代 隧 道 技 術(shù) ，2014，4（8）：81.

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Influence of Superposed Effect on Subway by Simultaneous Construction of Multiple Foundations and the Control Measures

JIANG Zhizhen

With the rapid pace of urban development，the simultaneous construction of multiple foundations adjacent to metro lines is inevitable.In order to ensure the structure and operation safety of the existing subway line，it is necessary to study the superposed effect of adjacent foundation pits and develop a targeted monitoring proposal.By data comparative analysis of Changtai International Plaza and Shanghai Pudong Software Park Phase III，such as piling,maintenance，reinforcement，excavation and backfilling in the pit foundation process，a research is conducted on the superposed effect on Jinke Station of Shanghai Metro Line 2，followed by a targeted monitoring and maintenance scheme.

construction of multiple foundations；superposed effect；structure deformation control

TU433

10.16037/j.1007-869x.2017.10.022

Aauthor′s address Shanghai Shentong Metro Group Co.，Ltd.，201103，Shanghai，China

2017-05-25）