紧邻深大长基坑的地铁结构保护对策与实践

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

左鹏

北京城建设计发展集团有限公司 辽宁沈阳 110000

摘要

邻近既有地铁结构的基坑施工,会引起地铁结构的附加应力及位移,影响其使用功能,威胁结构安全。以广州南站区域地下空间及市政配套设施工程为背景,为确保紧邻的地铁结构在深大长基坑连续施工过程中的安全,针对复杂的周边环境及工程难点与风险点,采取分期分区施工、土层加固、设置抗拔桩、隧道正上方抽条开挖、堆载反压及控制施工扰动和加强监测等保护措施,有效控制地铁结构的位移变形,验证了该方案的合理性,并通过总结相关经验,以期为类似工程提供参考。


关键词

基坑;地铁结构;抗拔桩

正文


前言:城市发展速度不断加快导致地下空间利用已接近极限,在多维度城市构造中,深大长基坑的建设活动不断增加,地铁工程对城市发展具有关键作用,物业开发可能对地铁结构安全构成威胁,地铁结构安全是保障城市稳定和居民生命财产安全的关键因素,确保地铁结构安全面临更大的挑战,制定并执行安全保护措施确保基坑施工安全靠近地铁设施防止对地铁带来安全隐患,目前需要着重处理的问题。

一、工程概况

(一)工程介绍

车站位于广州市番禺区西北角,负责连接香港、澳门与内地省份的职责,位于广州南站西侧的地铁站点,石壁站东部的地铁连接部分,2号线与7号线的广州南站至石壁站区间隧道隧道划分该区域为南北两个部分,南北两部分通过六条通道相连,基坑紧邻地铁建筑结构,明挖段和盾构隧道与地铁隧道结构的水平距离仅有约6米,这导致施工过程变得尤为复杂并充满挑战。项目基坑规模庞大,纵向长度上,基坑拓宽至1100米,基坑横向最宽处可达430米,基坑总面积为12万平方米,开挖深度在4.519.7米之间,项目环境复杂多变,项目交通网络全面,包含高速列车、城铁、地铁、长途汽车及城市公交等多维交通体系,项目横跨石兴大道、三坊路及石洲中路等多个重要交通走廊,基坑边缘靠近一条较长的市政景观桥梁。

工程地质及水文地质条件

项目所在地为珠江三角洲平原区,地势平坦,地面标高在4.729.49米之间。地层结构复杂,从填土到微风化泥质粉砂岩共有九层。地铁隧道主要建在残积土或泥质粉砂岩上,部分位于粉质黏土中,且基坑范围内砂层较厚。该地区主要有孔隙水和基岩裂隙水两种地下水,水位稳定,埋深多在02米之间局部达3.3米。

二、基坑支护体系及与地铁的关系

针对当前项目而言基坑群作业具有最高安全等级和大规模特点,开挖与支撑设计的合理性对工程安全环保至关重要,针对项目所处环境的复杂性进行考量,确保临近地铁的安全性、满足工期需求同时考虑成本效益,项目团队对靠近地铁的一侧采用了1000毫米或800毫米厚的连续墙,对于远离地铁的一侧,使用了1000毫米乘以1200毫米的钻孔桩并在桩间设置搅拌桩以截断水流以及设置了钢筋混凝土制成的内支撑支护体系[1]。详情如图1所示。

 

1基坑支护结构平面布置图

该项目场地根据地下室层数不同,基坑开挖深度和支撑设置也有所区别,为确保邻近7号线隧道安全,采用不同尺寸钢筋混凝土支撑,并对7号线右线先实施地层加固,左线后加固,以减小土体开挖导致的隧道隆起风险。

三、工程难点及保护对策与实施

该地下空间基坑项目面临多重挑战,基坑施工会影响到地铁的重要设施,如盾构段、明挖箱形段等,同时还需避开公共建筑如市政景观桥和地下汽车站。工程难度极高。为确保施工安全,遵循相关技术规范,应采取一系列保护措施。

(一)合理的分期分区施工

基坑建设地点临近三条主要交通干道,在减轻周边交通负担同步施工进度采取分三阶段施工的方案,在三坊路界限内开展石兴大道与石洲中路一期工程的基坑作业项目,一期工程完工后,接着封闭三坊路以便进行三期施工,目的是减少大面积开挖过程中可能出现的风险,不同区域根据需求设13层地下室,通过钻孔桩分隔。此分期分区策略能优化资源配置,规避整体破坏风险,实现各区独立施工工序,减少土体一次性卸载,利于控制基坑变形。小基坑施工能缩短土体暴露时间,降低残积土或风化岩层遇水软化风险减小对邻近地铁隧道的影响。该方案合理运用时空效应原理,有效控制基坑变形,保护周边建筑[2]

(二)地层加固

正在实施的项目在于地铁七号线正上方地带进行处于基坑挖掘作业阶段,面临下方盾构隧道最小覆土仅为2.7m的挑战,在某个连接通道施工完成后,正下方的箱形隧道最浅覆土更是减少到仅0.42m,确保施工安全、防止隧道变形,项目组采取决策加固挖掘区下方的土壤,主要任务涵盖增强土壤密度与强度降低地下水对施工范围的影响,实施这一对策有效预防隧道顶部土体卸载引起的隆起现象,保障隧道结构的稳固性和安全性,确保了施工地的稳定与安全。详情如图4所示。

(三)连通道及隧道的抗浮

进行7号线正上方的挖掘及通道施工活动时可能引发下方隧道上浮,当地下水位急剧上升的情况下风险显著增加,必须重视隧道及连接通道的抗浮性能,执行抗浮稳定性验算任务专门针对箱形隧道、其他浅覆土构造及连接通道,在地下水位达到地面及基坑底部时分别进行验算工作,在验证土体抗剪强度时进行了考量分析,但当时的分析仅限于土体自重、结构本身重量及浮力效应的影响。

(四)其他风险及措施

使用尖端建设机械设备,降低对土壤环境的负面影响确保地铁结构的稳固性更高效于地铁站邻近区域执行地连墙施工,采用铣槽机执行槽孔挖掘任务,预先加强软土层以防止挖掘时塌陷,目的是防止槽壁崩溃,施工区域特有的厚砂层和高地下水位状况在施工过程中严格管理地下水位的降低速率,进行地下水回灌以维持水位稳定保障整个地下工程的安全性与稳定性。构建稳定且高精度地监测体系对地铁周边区域的基坑位移、水位变化及隧道变形实施严格监控,实时序列分析监控数据,提供施工动态指导,迅速反馈隧道结构安全情况,根据实时监控数据,及时调整基坑支持结构和施工方案,推动施工过程信息化管理的发展。

结语:本工程通过合理的分期分区施工、地层加固、抗浮处理及采用先进设备减少对土体扰动等保护措施,成功确保了紧邻地铁结构的深大长基坑施工过程中的地铁安全。这些措施有效控制了基坑施工对地铁结构的影响,验证了保护方案的合理性,为类似工程提供了宝贵的经验参考。

参考文献:

[1]冯国健.紧邻深大长基坑的地铁结构保护对策与实践[J].隧道建设(中英文),2018,38(01):103-109.

[2]段明明.深大基坑紧邻地铁车站施工影响及应对措施[J].交通世界,2022,(17):23-25.

 


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