基坑工程对邻近地铁隧道影响的分析与对策

摘要：由于近几年来我国城市的不断进步与发展，城市中的工程施工量也开始逐渐的增加，尤其是基坑工程与地铁隧道的施工。对此，文章对基坑工程对邻近地铁隧道影响进行了简要的分析。

关键词：基坑工程；地铁隧道；影响；对策

中图分类号：TV551文献标识码： A

伴随着城市经济的不断发展，城市的交通方式也呈现出日新月异的变化。在这种情况下，对铁路隧道的影响因素也有很多，所以文章对其中的一点进行了阐述。

一、基坑工程施工现状

我国现已成为全球第二大经济体，城市发展日新月异，在大量人口开始涌入大城市的过程中，不可避免的会遇到资源分配问题，而首当其冲的则是人们日常生活中的空间问题。尤其对于北京、上海、广州和深圳这四个一线城市来说，越来越高的人口密度与越来越快的城市节奏之间的矛盾严重阻碍了城市的可持续发展。因此，在城市化浪潮汹涌的今天，缩减城市人口是行不通的，只能通过开发广阔的空间来解决这一问题。于是各地政府从优化资源配置角度入手，不断整合城市基础设施，规划中央商务区，修建城市地下轨道交通，将人们的工作生活空间引向空中和地下。在天津于家堡国际金融区，超高层建筑数十幢，多条地铁贯穿其中，面对如此大型的交通枢纽，基坑工程便是不可避免的问题。随着我国城市化的进一步深入，城市人口不断增加，因此扩大城市的可利用空间变得尤为重要。从交通和居住两方面来考虑，越来越多的城市通过兴建地铁与高层住宅来缓解人口密集所带来的问题。不可避免的就会在运营地铁线路周围兴建高层建筑物，由于建筑物的基坑施工会引起基坑周围土体的扰动，进而对邻近地铁区间隧道产生一定作用。基于此，研究基坑施工对邻近地铁的影响意义重大。

二、基坑对邻近地铁隧道的影响

深基坑工程的开挖深度大、环境要求严格使其进入了变形控制设计的时代。由于深基坑工程开挖自身是带有一定的劣势的，所以使得基坑工程的开挖方式发生了变化，在设计与施工过程中更加注重支护结构的形式和强度，先前的基坑施工可能只需要保证基坑自身的稳定，但现在基坑工程与周边环境高度耦合的过程，使得基坑工程不仅需要满足自身的结构安全性，更重要的是严格把控在围护结构施工、基坑降水施工、土方开挖施工及支撑拆除过程中周围土体、建筑物及地下结构的变形与安全，对于变形的形式、大小及影响范围的研究将是基坑工程发展的方向。北京、天津、上海等地的地铁沿线附近已有数处深基坑的高层建筑紧靠地铁隧道，欧美等地铁发达的国家也出现了类似的情况。在已建成的区间隧道、车站及其附属设施的两侧进行加载或卸载的建筑施工活动，必将影响地铁隧道的移动。如上海人民广场站至新闸路站间的新世界商厦，其地下室深基坑13m，深基坑与隧道净距仅3 m，而且在隧道两侧及其顶部还将建造高层建筑物，如不采取可靠措施，必将影响隧道结构及线路安全，危及地铁正常服役。为此上海市很早就开始研究临近地铁的建筑物基坑或桩基施工对地铁影响的预测与治理问题。

（一）隧道上部

基坑工程位于隧道上部时， 基坑开挖使得开挖面以下土体具有显著的垂直向卸荷作用, 不可避免地引起坑底土体的回弹。 同时, 基坑围护结构在背后土体压力及地面各种超载作用下迫使基坑开挖面在以下的结构中产生大面积的位移，从而使得基坑内部的土体进行相互的挤压，最终大大的增加了基坑内部土体对于水平力的一个向外扩张，但是这两种相互作用的力是势均力敌的，但是根据能量守恒定律，力又是不可能消失的，所以使得基坑内的土体开始向上隆起，最后造成了水平地面会产生严重的变形。在这种情况下，基坑下方的隧道也会受到部分力的作用，导致部分的隧道产生变形。这种变形情况会随着基坑内部土体隆起的部分所受的力的增强而加重。

（二）隧道两侧

当基坑的施工工程所处的位置是在隧道的两侧的时候，基坑在开挖的过程中，因为是在隧道的两侧，所以在一定程度上卸除了施加在隧道围护桩柱上的水平的压力，但是这种情况并不代表基坑在隧道的两侧开挖时不会造成隧道的变形，进行基坑开挖过程时，尽管围护桩住不再承受来自内侧原作用的压力，但是却承受着来自基坑开挖过程中外侧的动土的压力作用。因为在进行土体的开挖时，隧道中围护桩住会因为受到一定的力产生一定程度的水平位移，伴随着基坑开挖过程中基坑的逐渐加大，从而加大了高差，使得基坑内部与外部产生了力的不平衡。在这种情况下，基坑中会产生由外向内的一种沉降，随后导致邻近的对到受到了来自外部的挤压，最后产生一种有斜上方向下的纵向的变形。

（三）基坑中的降水

对于基坑内为粉土等透水性的开挖土层，必须在开挖时候在坑内设置疏干井降水，但坑外不能使其一点水都没有。在挖坑过程中为了使坑外的土压力有效降低，可以采用坑外降水的办法，这种方法有效的使外部水位降低，也使得隧道上的覆土能力增强，土体沉降也不短加大，这直接会造成隧道局部下沉且纵向变形等问题。

三、影响的机理分析

（一）对卸载特性进行分析

通过对相关理论的分析，可以知道，已经饱和的粘性土壤会在施工过程中，产生一种被称为孔隙水压力的力，但是这种力是负的。土体进行回弹时，整个负孔隙水压力就会消散。根据对力学的相关实验结果的分析可以知道，基坑开挖过程中，会对坑底的土体回弹缠上一定的影响，具体的特征有以下几点：第一点就是在土体进行回弹的过程中，回弹量的大小受到很多因素的影响，其中最主要的影响就是卸荷空间的大小，这个空间主要指的是基坑的深度以及宽度。第二点就是卸荷的时间长短也是影响土体回弹的一个因素，因为土体是一种蠕变体，尤其是软粘土。在土体进行蠕变的过程时，其强度会大大的减小。第三点就是影响土体回弹时的变形量的大小的就是隧道顶上的土体的一些相关的蠕变指标。其中变形最大的就是软土。

（二）对加载特性进行分析

在很多情况下，基坑都会产生一些影响隧道变形的因素，其中有一点是不可忽视的，那就是基坑降水问题，基坑发生的降水情况会影响隧道所承受的附加应力发生改变。当降水量逐渐加大时，负应力就会随之变大，从而对隧道的影响也就越大，尤其是对地铁的影响。通过对地铁对到的特点、结构进行分析可以得出的结论就是，基坑降水等引起的附加力不得超过地铁隧道的外壁的承载力20kPa。

四、措施

（一）对隧道上部的卸载控制

针对隧道的上抬变形的现象，可以采取以下措施：第一，将基坑的底部以及以下的部分进行土体加固，进行加固的部分还应该有隧道顶部以及以上的部分。这可以改善土体力学性质，提高土体强度，减少回弹变形，从而降低隧道上抬变形。第二，沿隧道两侧设置混凝土抗拔桩，并且与基坑地下室地板之间形成一种门式的一种框架结构，减少基坑卸土后的回弹量，降低隧道变形。

（二）对隧道旁卸载进行控制

针对地铁隧道两侧的一种变形，可以有以下的措施：设置分割墙，在对基坑进行开挖的过程中，应该注意分区开挖，这是根据土体回弹量与基坑空间大小变化规律进行制定的一项有效措施。如果地铁侧旁基坑开挖面积较大，采用一次性大开挖，坑底土体隆起量会较大，隧道受影响程度也越大。设置分隔墙，将面积较大的基坑分成两个区域，先施工距离地铁较远的基坑，待结构浇注到一定程度后，地下室临时回填压载，再施工靠近地铁部位的基坑，这样可有效的控制坑底土地隆起量。

结束语：

通过对基坑工程对邻近地铁隧道影响的分析，可以有效的保护隧道的使用安全，并且可以减少外因对于整个隧道的使用寿命造成影响。

参考文献

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