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摘要：文章以深圳市在建崗廈北綜合交通樞紐工程為例，分析深基坑施工對臨近既有線產生結構變形和位移的原因，探討適用于保護既有地鐵線路安全的技術措施，闡述臨近既有線近接施工的關鍵工序節點，總結設計及施工在處理此類問題時應注重的細節，為同類工程提供借鑒。
關鍵詞：深基坑；臨近既有線；安全；結構變形；技術措施
隨著近幾年我國城市地鐵建設的飛速發展，地鐵線路已日趨密集，在建設過程中難免遇到新建地鐵項目臨近既有運營地鐵線路的情況，給地鐵運營帶來干擾及影響，也可能涉及結構安全。鑒于此，如何降低新建基坑對既有線的結構變形和位移顯得至關重要。文章依托深圳市崗廈北樞紐深基坑工程臨近既有運營地鐵線，提出適用于保護既有線的技術措施以及相應的注意事項。
1工程概況及地質條件
1.1工程概況
崗廈北綜合交通樞紐工程位于深圳市福田中心區，與深圳地鐵10號線、11號線、14號線和既有2號線在崗廈北站形成4線換乘樞紐。樞紐工程核心換乘區基坑長222.7m，寬39.0m，深32.8m?；颖倍祟^設盾構吊出井且近接運營中的2號線區間，與既有區間平面凈距為3.3m，區間結構底部埋深約16.3m。
1.2地質條件
北端頭基坑由上至下的地質情況分別是素填土（厚6.8m）、礫質黏性土（厚15.2m）、全風化花崗巖（厚8.5m）、強風化花崗巖（4.2m）、中風化花崗巖（3.8m）。基坑底部主要位于強風化花崗巖層中。
2深基坑支護方案及對既有線保護措施
2.1深基坑支護方案
北端頭基坑深32.8m，側壁安全等級為一級。采用1m厚地下連續墻+豎向6道砼支撐作為支護體系，砼支撐截面尺寸除第五道支撐采用1m×1.2m外，其他5道支撐截面為1m×1m。北端盾構井處采用1.8m×1.4m環框梁作為內支撐系統。地連墻分幅一般5m為一幅，因北端墻盾構接收原因，設置2幅8m幅寬地連墻，為盾構接收提供條件。
2.2對既有線的保護措施
對既有線的保護措施常用的一般有旋噴樁、水泥攪拌樁、素砼樁、袖閥管注漿等技術措施。樞紐工程北端頭基坑距離既有2號線區間平面凈距為3.3m，在地連墻施工前，施作一排直徑800mm素混凝土樁作為支護措施，素砼樁采用旋挖法施工。相對位置平面布置圖如圖1所示。
3區間結構變形監測
3.1監測點布置
基坑施工過程中，對臨近地鐵2號線（運營中）右線盾構區間進行結構變形監測，平均每10m取一處監測斷面，以其中距離基坑最近的4個斷面（分別為R49、R50、R51、R52）作為研究對象，每一斷面取5個監測點。如圖2、圖3所示。
3.2各施工階段監測數據反饋統計
樞紐工程北端頭基坑前期施工工序：素混凝土樁施工→地連墻沖孔成槽→地連墻銑槽→降水井施工→橋臺破除→基坑降水及第一層土開挖→施做第一道砼支撐及冠梁、環框梁→降水及第二層土方開挖→施做第二道砼支撐→降水及第三層土方開挖→施做第三道砼支撐→降水及第四層土方開挖→施做第四道砼支撐→降水及第五層土方開挖。針對基坑施工各階段，對地鐵2號線右線盾構區間結構變形量變化情況監測數據統計如圖4、圖5所示。
4區間結構主要變形特點及原因
4.1主要變形特點
圖4、圖5的監測數據變化統計曲線，主要體現了幾個特點：（1）北端地連墻沖孔成槽過程中，區間結構產生水平變形（位移）；（2）北端地連墻銑槽過程中，區間結構水平變形量產生突變；（3）第一道砼支撐施工過程中，區間結構水平變形量持續增加，達到紅色預警線（10mm）；（4）第一層土方開挖過程產生的結構水平變形量較大，結構變形較快；（5）第二道砼支撐施工過程中，區間結構水平變形較穩定；（6）從第二層土方開挖開始，區間結構垂直變形快速增加，直到第四道砼撐施工時達到橙色預警線（8mm）。
4.2變形原因
（1）一般原因。一般而言，深基坑臨近既有運營地鐵線的施工引起地鐵區間結構變形的原因主要有如下幾點：第一，基坑圍護結構偏弱，基坑開挖引起圍護結構內側變形過大；第二，基坑內支撐布置不合理；第三，圍護結構成槽（沖孔）施工震動過大；第四，對既有線的保護措施不到位，效果差；第五，搶工期，開挖速度過快，深基坑內支撐布設不合理；第六，降水原因導致結構產生垂直位移。（2）具體原因。崗廈北樞紐北端頭基坑開挖導致既有運營2號線區間產生結構水平變形紅色預警和垂直變形橙色預警的具體原因有如下幾點：第一，地連墻成槽過程中，盾構隧道與地連墻之間土體應力釋放導致盾構隧道產生位移；第二，北端頭局部地連墻分幅過大，銑槽過程中產生的震動效應使原本處于平衡狀態的土顆粒間應力失衡，產生相對位移，這是地連墻在銑槽過程中導致結構水平位移突變的主要原因；第三，開挖速度過快，混凝土內支撐未達到相應強度即往下開挖基坑，導致支撐自身剛度不足產生壓縮變形，從而使基坑圍護結構側壁產生往內側變形的趨勢；第四，北端頭基坑深度為兩倍盾構區間埋深，區間隧道與深基坑間土層因失水導致隧道垂直變形。
5適用于控制既有線變形的技術措施
在基坑開挖期間，針對既有運營盾構區間隧道水平變形紅色預警和垂直變形橙色預警，現場及時制定了加固補強措施。5.1水平變形控制措施水平變形紅色預警發生工序節點是第一道砼支撐施工完成后，第二層土體開挖過程中。應對措施及施工細節如下：（1）在素砼樁與2號線右線盾構區間之間埋設直徑200mm、管壁厚10mm鋼管，采用靜壓法施工。先施工奇數號鋼管，再施工偶數號鋼管，布置范圍為從地面至隧道底以下3m，并澆灌水泥砂漿。在壓入鋼管前先用鉆機引孔至隧道頂2m位置，以減小壓入鋼管難度及提高鋼管垂直度。（2）在施工鋼管的同時，在其內側布設直徑48mm的袖閥管進行注漿固結土體，注漿時控制好注漿壓力，布置范圍為從地面至伸入巖體1m，如圖6、圖7所示。（3）由于現澆混凝土支撐強度、剛度的形成需要一定的時效性，因此有必要在既有線隧道標高范圍增設2道應力補償鋼管支撐，并預加合適的軸力。（4）增大既有線隧道標高范圍內砼支撐截面，控制開挖速度，待混凝土支撐達到設計強度后方可開挖下一層土體，采取分段施工方法。5.2垂直變形控制措施（1）在地連墻底以下范圍采用灌漿措施，減少坑底繞滲對地下水位的影響。（2）在相關地段圍護墻外設置地下水位觀測井和地下水回灌井，并采取有壓回灌措施，控制地下水位下降幅度滿足控制要求。
6臨近既有線施工的關鍵工序節點
經過一系列的加固處理，目前2號線區間結構變形已趨于穩定，北端頭基坑已開挖至基底，并順利完成負三層結構的澆筑。這期間的關鍵節點處理主要有兩個方面：（1）在進行第二層土體開挖的過程中通過監測數據及時發現既有區間結構水平變形橙色預警，及時地采取鋼管加固及袖閥管注漿固結土體，從后續反饋數據看，效果顯著。（2）當既有區間結構因基坑開挖發生水平變形紅色預警時，及時地在北端頭基坑增設2道鋼管支撐，有效地補償了因混凝土支撐強度未達到相應要求而產生的壓縮應力，限制了基坑圍護結構向坑內變形的趨勢。
7對臨近既有線的保護應注重的細節
從設計角度，在制定對既有運營地鐵線路的保護措施時，主要注重幾個細節：（1）結構變形模擬計算的必要性。設計時應根據基坑支護方式、相對位置、地質條件、水位情況、重要程度等因素，盡可能詳細地對保護方案進行多方位考察，對各種方案進行相關的結構變形模擬計算，提出最終確實有效的保護方案，并預留應急技術措施。（2）考慮保護措施的震動效應。在選取對既有線的保護措施時，應深入了解該措施的施工特點和施工時產生的震動效應，盡可能選用對土層擾動小的保護方式，降低變形風險。（3）對變形敏感地段，宜采用砼支撐與鋼管支撐同時設置，能彌補砼支撐在完全硬化前自身強度的不足，導致基坑圍護結構向坑內變形的缺陷。（4）臨近既有線的地連墻設計宜盡量縮短墻幅，減小成槽時對土層的擾動。從施工角度，在開挖臨近既有線深基坑時，應高度重視對既有線的保護，且需要注意以下細節：（1）施工深基坑時，對臨近變形要求高的既有運營線，保護措施宜一次補強到位，嚴格遵循“先保護，后開挖”的原則進行施工。（2）施工應考慮混凝土支撐凝固硬化的時效性，應避免為了趕工期使得砼支撐未達到應有強度即往下開挖土方，導致基坑內變形加劇。
8結束語
深基坑臨近既有線施工普遍存在，對既有線的保護措施也因各種因素不盡相同。如何選擇最有利最合適的保護方案，如何最安全有效地實施方案，這對設計和施工都是巨大的考驗，亦是漫長探討、驗證和不斷摸索的過程。此類工程的共同核心要素就是最大限度地保證既有線安全運營，降低變形。筆者從在建工程中的實際案例吸取經驗教訓，并在解決困境的過程中不斷探討和學習，總結出處理深基坑臨近既有線施工時應注意的各種細節和注意事項，望能給類似工程提供參考價值。
參考文獻：
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作者:黃友發 單位:中國鐵路設計集團有限公司