紧邻地铁隧道基坑开挖研究进展

王 翀

(武汉工程大学，湖北 武汉 430074)

紧邻地铁隧道基坑开挖研究进展

王 翀

(武汉工程大学，湖北 武汉 430074)

结合临近地铁隧道开挖基坑的研究意义，介绍了城市中紧邻地下隧道基坑开挖工程国内外的研究现状，总结了当前应对和解决该问题的现有办法，并就该技术未来的发展趋势进行了展望。

基坑开挖，地铁隧道，地下连续墙技术，防震防水层

0 引言

城市轨道交通作为一个纵向发展的立体化公共交通，对于节约城市平面空间资源有着很大的作用，同时也促进了城市经济与社会的高效发展。地铁隧道的通行极大的满足了市民对于出行的要求，但也产生了新的安全问题。因地下环境复杂且不能直观的检测，城市建筑建设过程中临近地铁隧道附近基坑开挖作业时易造成周边土层的位移，也可能导致地表沉降。这种情况不仅给工程建设提出了严峻的挑战同时给地铁隧道以及其内部乘客带来很多不确定的危险因素。故对临近地铁隧道的基坑开挖施工作业进行研究是有着很大的现实意义。

1 临近地铁隧道开挖基坑研究意义

城市地表空间日益饱和，城市发展逐渐开始注重对地下空间的开发与利用。城市内建设条件日渐复杂。城市地表密集的建筑群极易与发展壮大的地下隧道交通网络相邻或者在垂直方向上呈重叠状态。基坑施工开挖作业可能会紧邻正在运营的地铁隧道并可能使其原有的受力平衡情况受到破坏，从而产生应力的重分布现象。这样将改变地铁隧道的外界受力环境，可能将导致隧道稳定性被破坏。按照规范要求经营的地铁隧道的结构必须符合最大位移不超过20 mm，隧道变形曲率半径必须大于15 000 m，相对弯曲不大于1/2 500。因此分析研究建筑基坑开挖过程中基坑围护结构与邻近地层及隧道的变形问题是尤为必要的。从而能更好地指导施工避免基坑开挖对地铁隧道产生危害。

2 国内外研究进展

2.1 国外研究进展

Bryson，Lindsey Sebastian对一芝加哥途经学校段地铁工程破坏了学校建筑结构现象进行了研究。他研究应用刚性支护在软土区进行深基坑开挖可能对紧邻的建筑物产生的影响。该研究表明深基坑的开挖确实会对紧邻建筑设施造成一定的影响，但是并未针对如何防止影响破坏进行深入的研究。

Valizadeh分析了地下结构施工过程中支撑格构柱的作用效果，对比分析了在有无中间支撑柱的两种不同情况下，使用中间支撑柱的大开挖工程中可以有效的减小地表变形以及应力集中，同时使用中间支撑柱后工程的开挖降低对周围土体的影响。

Valipour Alireza，Yahaya Nordin等在其文章中采用SWARA(分步考核权重比分析法)以及COPRAS(复杂比例评估法)引入新的标准在深基坑开挖的风险评估中，并以伊朗西南部城市设拉子一深基坑开挖为例进行说明。结果表明在应对深基坑开挖此类地质条件复杂有着施工风险的工程中为提高施工质量和安全性而进行风险评估是有必要的。

2.2 国内研究进展

张尚根,陈志龙，曹继勇在文章中提出通过使用正态分布密度函数来计算软土地区开挖深基坑而引起的沉降土体沉降值的公式。该沉降值计算公式的使用将提高计算沉降值所得结果的精确程度，并且通过该计算结果以及与施工现场的实际情况相结合可以更好的预测基坑周围土体的沉降情况以及控制位移保护基坑。该文在研究过程中并未考虑基坑开挖具有的空间与时间效应以及应用不同施工工艺和基坑开挖方式等因素有着一定的局限性。

王路将基坑围护结构、邻近地层和地铁隧道三者相结合,通过有限元软件MIDAS/GTS建立平面应变模型模拟基坑开挖施工过程中基坑围护结构变形、邻近地层变形、地铁隧道变形之间的关系。并通过工程实例进行说明和验证了理论性的计算是可行的。但该理论计算过于理想且不能简便的直接适用复杂多变的实际工程。

刘志成,陆申一通过细化施工方案，注重将施工信息化并在紧邻地铁隧道深基坑工程施工中应用地下连续墙技术，使得在地铁隧道安全运营的同时克服施工难点并最终达到了设计要求和有关部门的规定，确保了地铁隧道的安全运行以及基坑开挖的正常且有效率的施工。但是不能忽视的是该施工技术的应用对于机器的选用以及施工各环节的处理有着较高的要求且连续墙段之间易形成薄弱点而产生不良影响。

简艳春在其河海大学硕士论文中通过应用非线性弹性有限元与工程实例相结合的方式将软件模拟值与工程实测值进行对比研究软土地质条件情况下的基坑开挖引起的土体变形。通过数据的对比研究软土基坑变形估算及其影响因素。她在其论文中通过支护墙侧向变形值来推导出了计算地表沉降的适用公式。该研究因实际基坑沉降的机理很复杂且基坑土体沉降以及土工参数相关资料较为缺乏影响了有限元模拟值的精度。

赵笑男在他的西安建筑科技大学硕士学位论文上选用ANSYS软件与实际工程相结合的方法进行创建三维模型有限元分析。使用该方式分析临近既有地铁隧道的深基坑开挖工程中基坑围护变形，基坑附近土体沉降以及临近地铁隧道的竖向和横向位移情况以及研究隧道埋深，隧道与基坑间距以及施工土质条件不同情况下临近基坑地铁隧道的竖向以及横向位移的影响规律。因施工地质条件，施工技术以及隧道受力情况等诸多因素影响从而有着一定的局限性和过于理想化。

3 临近隧道基坑安全控制技术

3.1 风险管理

施工中应用风险管理可以很好的帮助施工方选择更加科学且安全性更高的施工决策。风险管理在深基坑开挖施工作业中的应用将极大的减少施工危险的发生和因此产生的损失。

3.2 地下连续墙技术

地下连续墙施工方法有着工期短，效果好，所需空间小，防渗性能好，刚度大，噪声低且适用于多种地质条件等特点能够很好的防水，截水，承重等作用，故该施工方式非常适合应用在城市建设以及深基坑支护工程中。

3.3 防震防水层施工技术

在开挖基坑的底部基础部分时，根据不同的施工设计要求与周边环境应用泡沫防震板或者聚苯乙烯泡沫板以及PVC防水板或者BAC防水卷材等材料来设置防振防水层，可以有效的防止水的渗透以及因为基坑施工而产生的震动影响其下部正在运行的地铁隧道。

3.4 地铁隧道变形检测分析

通过利用专业的检测仪器和方法对地铁隧道的变形监控与检测分析，施工者可以实时获得隧道变形的数值并保证其能在有关规范的范围内，从而在基坑开挖施工过程中确保基坑安全开挖与隧道的正常使用。

4 结语

我国经济建设发展迅猛，未来城市施工地下作业因地铁隧道的日益密集而面临的难点也将更加复杂。现阶段的研究以及施工技术都各自有其优越之处，但也有着考虑因素不全面以及使用范围过小的局限性和不足。所以面对紧邻地铁隧道基坑开挖不同施工难点，保证地铁隧道安全且施工工程能有效的进行下去，需要将这类问题独立出来进行分析研究，再形成一个针对临近地铁隧道施工基坑开挖工程从准备阶段风险评估再到施工管理监测，以及面对各种情况的施工技术应用的系统性综合性的指导规程。希望通过该规程能更好地帮助未来城市建设的发展。

[1] Bryson,Lindsey Sebasian.Performance of a still excavation support system in soft clay and the response of an adjacent building[D].Northwestern University,Ph.D.2002:52-687.

[2] Valizadeh A K.Numerical modeling of ground settlement control of large span underground metro station in Tehran Metro using Central Beam Column (CBC) structure[J].Tunnelling and Underground Space Technology，2012，28(1)：1-9.

[3] Valipour Alireza.Hybrid SWARA-COPRAS method for risk assessment in deep foundation excavation project:an Iranian case study[J].Journal of Civil Engineering & Management,2017,23(4):524-532.

[4] 张尚根,陈志龙,曹继勇.深基坑周围地表沉降分析[J].岩土工程技术,1999(4):7-9.

[5] 王 路.基坑开挖对邻近既有隧道的影响分析[D].北京：北京交通大学,2009.

[6] 刘志成,陆申一.紧邻地铁隧道的深基坑地下连续墙施工技术[J].西部探矿工程，2009(3)：7-10.

[7] 简艳春.软土基坑变形估算及其影响因素研究[D].南京：河海大学,2001.

[8] 欧阳小良,罗丙圣,官俊杰.深基坑工程的风险评估研究[J].施工技术,2009(38):11-15.

[9] 张 驰,李永文,袁利红.地铁隧道上盖深基坑筏板防震防水层施工技术[J].广东土木与建筑,2014(7):32-35.

[10] 赵笑男.深基坑开挖对邻近既有地铁隧道影响规律研究[D].西安：西安建筑科技大学，2013.

A summary on the present research of the foundation excavation close to the subway tunnel

Wang Chong

(WuhanInstituteofTechnology,Wuhan430074,China)

Combining with the research on foundation pit excavation of neighboring subway tunnels, this paper introduces the present situation of the research on the foundation excavation close to the subway tunnel. This paper summarizes the current methods to solve the problem in the process of construction and gives some advises to deal with the situation in the future.

foundation excavation， subway tunnel, diaphtagm wall technology, shockproof waterproof layer

1009-6825(2017)20-0174-02

2017-04-26

王 翀(1992- )，男，在读硕士

U455

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