摘要：文章以深圳市在建岗厦北综合交通枢纽工程为例，分析深基坑施工对临近既有线产生结构变形和位移的原因，探讨适用于保护既有地铁线路安全的技术措施，阐述临近既有线近接施工的关键工序节点，总结设计及施工在处理此类问题时应注重的细节，为同类工程提供借鉴。
关键词：深基坑；临近既有线；安全；结构变形；技术措施
随着近几年我国城市地铁建设的飞速发展，地铁线路已日趋密集，在建设过程中难免遇到新建地铁项目临近既有运营地铁线路的情况，给地铁运营带来干扰及影响，也可能涉及结构安全。鉴于此，如何降低新建基坑对既有线的结构变形和位移显得至关重要。文章依托深圳市岗厦北枢纽深基坑工程临近既有运营地铁线，提出适用于保护既有线的技术措施以及相应的注意事项。
1工程概况及地质条件
1.1工程概况
岗厦北综合交通枢纽工程位于深圳市福田中心区，与深圳地铁10号线、11号线、14号线和既有2号线在岗厦北站形成4线换乘枢纽。枢纽工程核心换乘区基坑长222.7m，宽39.0m，深32.8m。基坑北端头设盾构吊出井且近接运营中的2号线区间，与既有区间平面净距为3.3m，区间结构底部埋深约16.3m。
1.2地质条件
北端头基坑由上至下的地质情况分别是素填土（厚6.8m）、砾质黏性土（厚15.2m）、全风化花岗岩（厚8.5m）、强风化花岗岩（4.2m）、中风化花岗岩（3.8m）。基坑底部主要位于强风化花岗岩层中。
2深基坑支护方案及对既有线保护措施
2.1深基坑支护方案
北端头基坑深32.8m，侧壁安全等级为一级。采用1m厚地下连续墙+竖向6道砼支撑作为支护体系，砼支撑截面尺寸除第五道支撑采用1m×1.2m外，其他5道支撑截面为1m×1m。北端盾构井处采用1.8m×1.4m环框梁作为内支撑系统。地连墙分幅一般5m为一幅，因北端墙盾构接收原因，设置2幅8m幅宽地连墙，为盾构接收提供条件。
2.2对既有线的保护措施
对既有线的保护措施常用的一般有旋喷桩、水泥搅拌桩、素砼桩、袖阀管注浆等技术措施。枢纽工程北端头基坑距离既有2号线区间平面净距为3.3m，在地连墙施工前，施作一排直径800mm素混凝土桩作为支护措施，素砼桩采用旋挖法施工。相对位置平面布置图如图1所示。
3区间结构变形监测
3.1监测点布置
基坑施工过程中，对临近地铁2号线（运营中）右线盾构区间进行结构变形监测，平均每10m取一处监测断面，以其中距离基坑最近的4个断面（分别为R49、R50、R51、R52）作为研究对象，每一断面取5个监测点。如图2、图3所示。
3.2各施工阶段监测数据反馈统计
枢纽工程北端头基坑前期施工工序：素混凝土桩施工→地连墙冲孔成槽→地连墙铣槽→降水井施工→桥台破除→基坑降水及第一层土开挖→施做第一道砼支撑及冠梁、环框梁→降水及第二层土方开挖→施做第二道砼支撑→降水及第三层土方开挖→施做第三道砼支撑→降水及第四层土方开挖→施做第四道砼支撑→降水及第五层土方开挖。针对基坑施工各阶段，对地铁2号线右线盾构区间结构变形量变化情况监测数据统计如图4、图5所示。
4区间结构主要变形特点及原因
4.1主要变形特点
图4、图5的监测数据变化统计曲线，主要体现了几个特点：（1）北端地连墙冲孔成槽过程中，区间结构产生水平变形（位移）；（2）北端地连墙铣槽过程中，区间结构水平变形量产生突变；（3）第一道砼支撑施工过程中，区间结构水平变形量持续增加，达到红色预警线（10mm）；（4）第一层土方开挖过程产生的结构水平变形量较大，结构变形较快；（5）第二道砼支撑施工过程中，区间结构水平变形较稳定；（6）从第二层土方开挖开始，区间结构垂直变形快速增加，直到第四道砼撑施工时达到橙色预警线（8mm）。
4.2变形原因
（1）一般原因。一般而言，深基坑临近既有运营地铁线的施工引起地铁区间结构变形的原因主要有如下几点：第一，基坑围护结构偏弱，基坑开挖引起围护结构内侧变形过大；第二，基坑内支撑布置不合理；第三，围护结构成槽（冲孔）施工震动过大；第四，对既有线的保护措施不到位，效果差；第五，抢工期，开挖速度过快，深基坑内支撑布设不合理；第六，降水原因导致结构产生垂直位移。（2）具体原因。岗厦北枢纽北端头基坑开挖导致既有运营2号线区间产生结构水平变形红色预警和垂直变形橙色预警的具体原因有如下几点：第一，地连墙成槽过程中，盾构隧道与地连墙之间土体应力释放导致盾构隧道产生位移；第二，北端头局部地连墙分幅过大，铣槽过程中产生的震动效应使原本处于平衡状态的土颗粒间应力失衡，产生相对位移，这是地连墙在铣槽过程中导致结构水平位移突变的主要原因；第三，开挖速度过快，混凝土内支撑未达到相应强度即往下开挖基坑，导致支撑自身刚度不足产生压缩变形，从而使基坑围护结构侧壁产生往内侧变形的趋势；第四，北端头基坑深度为两倍盾构区间埋深，区间隧道与深基坑间土层因失水导致隧道垂直变形。
5适用于控制既有线变形的技术措施
在基坑开挖期间，针对既有运营盾构区间隧道水平变形红色预警和垂直变形橙色预警，现场及时制定了加固补强措施。5.1水平变形控制措施水平变形红色预警发生工序节点是第一道砼支撑施工完成后，第二层土体开挖过程中。应对措施及施工细节如下：（1）在素砼桩与2号线右线盾构区间之间埋设直径200mm、管壁厚10mm钢管，采用静压法施工。先施工奇数号钢管，再施工偶数号钢管，布置范围为从地面至隧道底以下3m，并浇灌水泥砂浆。在压入钢管前先用钻机引孔至隧道顶2m位置，以减小压入钢管难度及提高钢管垂直度。（2）在施工钢管的同时，在其内侧布设直径48mm的袖阀管进行注浆固结土体，注浆时控制好注浆压力，布置范围为从地面至伸入岩体1m，如图6、图7所示。（3）由于现浇混凝土支撑强度、刚度的形成需要一定的时效性，因此有必要在既有线隧道标高范围增设2道应力补偿钢管支撑，并预加合适的轴力。（4）增大既有线隧道标高范围内砼支撑截面，控制开挖速度，待混凝土支撑达到设计强度后方可开挖下一层土体，采取分段施工方法。5.2垂直变形控制措施（1）在地连墙底以下范围采用灌浆措施，减少坑底绕渗对地下水位的影响。（2）在相关地段围护墙外设置地下水位观测井和地下水回灌井，并采取有压回灌措施，控制地下水位下降幅度满足控制要求。
6临近既有线施工的关键工序节点
经过一系列的加固处理，目前2号线区间结构变形已趋于稳定，北端头基坑已开挖至基底，并顺利完成负三层结构的浇筑。这期间的关键节点处理主要有两个方面：（1）在进行第二层土体开挖的过程中通过监测数据及时发现既有区间结构水平变形橙色预警，及时地采取钢管加固及袖阀管注浆固结土体，从后续反馈数据看，效果显著。（2）当既有区间结构因基坑开挖发生水平变形红色预警时，及时地在北端头基坑增设2道钢管支撑，有效地补偿了因混凝土支撑强度未达到相应要求而产生的压缩应力，限制了基坑围护结构向坑内变形的趋势。
7对临近既有线的保护应注重的细节
从设计角度，在制定对既有运营地铁线路的保护措施时，主要注重几个细节：（1）结构变形模拟计算的必要性。设计时应根据基坑支护方式、相对位置、地质条件、水位情况、重要程度等因素，尽可能详细地对保护方案进行多方位考察，对各种方案进行相关的结构变形模拟计算，提出最终确实有效的保护方案，并预留应急技术措施。（2）考虑保护措施的震动效应。在选取对既有线的保护措施时，应深入了解该措施的施工特点和施工时产生的震动效应，尽可能选用对土层扰动小的保护方式，降低变形风险。（3）对变形敏感地段，宜采用砼支撑与钢管支撑同时设置，能弥补砼支撑在完全硬化前自身强度的不足，导致基坑围护结构向坑内变形的缺陷。（4）临近既有线的地连墙设计宜尽量缩短墙幅，减小成槽时对土层的扰动。从施工角度，在开挖临近既有线深基坑时，应高度重视对既有线的保护，且需要注意以下细节：（1）施工深基坑时，对临近变形要求高的既有运营线，保护措施宜一次补强到位，严格遵循“先保护，后开挖”的原则进行施工。（2）施工应考虑混凝土支撑凝固硬化的时效性，应避免为了赶工期使得砼支撑未达到应有强度即往下开挖土方，导致基坑内变形加剧。
8结束语
深基坑临近既有线施工普遍存在，对既有线的保护措施也因各种因素不尽相同。如何选择最有利最合适的保护方案，如何最安全有效地实施方案，这对设计和施工都是巨大的考验，亦是漫长探讨、验证和不断摸索的过程。此类工程的共同核心要素就是最大限度地保证既有线安全运营，降低变形。笔者从在建工程中的实际案例吸取经验教训，并在解决困境的过程中不断探讨和学习，总结出处理深基坑临近既有线施工时应注意的各种细节和注意事项，望能给类似工程提供参考价值。
参考文献：
[1]尹文平.地铁车站施工对既有线保护技术研究[J].天津建设科技,2014,24(5):54-55.
[2]王震,任高峰,胡仲春,等.基坑近接施工安全监测技术及应用研究[J].武汉工程大学学报,2019,41(1):74-78.
[3]李果.深基坑近接施工技术研究[D].重庆:重庆交通大学,2018.
作者:黄友发 单位:中国铁路设计集团有限公司