摘要：随着城市建设的发展，地铁区间隧道旁侧基坑开挖也越来越多，基坑开挖过程中对区间隧道的保护显得尤为重要。本文以杭州市上城区粉砂土地区某旁侧基坑开挖对已运营隧道的影响为例，基坑围护设计方案阶段就需要考虑开挖对地铁隧道变形的影响，从而对围护方案做合理加强，分坑及添加支撑预应力伺服系统可以有效控制地铁隧道变形，TRD止水帷幕止水效果较好，坑内未出现渗漏水情况，邻地铁侧坑外严禁降水，防止降水引起周边土体沉降。根据后续基坑围护监测数据，结果表明，坑底位置处围护结构变形较大，第一道支撑轴力小于第二、三道支撑轴力。地铁监测数据结果表明，围护结构施工时，引起隧道变形较小，隧道变形主要发生在基坑开挖阶段，隧道底土层较硬时，隧道变形呈现向上隆起趋势。
关键词：基坑；旁侧；地铁隧道；变形；实测分析；粉砂土
▍0 引 言
随着城市的发展，由于地上用地紧张，人们逐渐向地下要空间，城市地下工程建设项目的数量和规模也在迅速增大，带动着深基坑工程向大、深方向发展。
本文以杭州市粉砂土地区旁侧基坑开挖对区间隧道影响分析为例，依据地铁设施保护设计方案，并对实测数据进行分析，得出基坑及隧道变形特点，采取可靠变形控制措施，对隧道变形控制较好，取得了良好的社会效益及经济效益，同时为类似项目提供借鉴。
▍1 工程概况
本工程位于杭州市上城区，地下室面积较大，约29 700 m2，周长约740 m，基坑开挖深度14.4 m，基坑呈不规则矩形，空间效应较差。基坑设计时，将整个基坑分为A区、B区，先施工A区，再施工B区，其中近地铁侧的B区再细分为3个区，先施工B2区，再施工B1、B3区。
本项目采用桩墙结合支撑围护形式，邻近地铁设施区域3层地下室采用地下连续墙作为围护结构，其余范围采用钻孔灌注桩作为围护桩。邻近地铁区间隧道地下室范围采用3道混凝土支撑，其余地下室范围采用2道混凝土支撑。邻地铁侧止水帷幕采用700 mm厚TRD搅拌桩，穿透粉砂土进入淤泥质粉质黏土层。邻地铁侧基坑坑外侧不降水，深井作为应急井。本项目与地铁区间隧道相对位置关系见图1。
本工程西侧邻近杭州地铁区间隧道上行线隧道（近侧）21.5 m，下行线隧道（远侧）37.6 m，地铁隧道管片采用装配式钢筋混凝土管片，混凝土强度等级为C50，管片外径6 200 mm，厚350 mm，宽1 200 mm，环向分6块，采用5.8级螺栓连接，错缝拼装。
▍2 工程地质条件
基坑开挖范围内地质条件如下：①1杂填土，杂色，松散，稍湿，主要由块石、碎石、建筑垃圾混粉土组成，少量砂土和黏性土充填其中，该层块石含量不均匀；③砂质粉土，灰黄色、黄灰色，湿，中密，含云母，少量铁锰质氧化物，主要由粉土组成，该层分选性好，颗粒均匀；⑥淤泥质粉质黏土，灰色，流塑，含有机质，偶见少量贝壳碎屑及未完全腐化的植物，干强度高，高韧性，为高灵敏度土，切面有光泽；⑦粉质黏土，灰黄色、褐黄色，可塑，含云母、氧化铁锰质斑点，无层理，切面较光滑，干强度中等，韧性中等。其中杂填土较薄，厚度约2～3 m，粉土粉砂层较厚，厚度约20 m，淤泥质粉质黏土厚度约2 m，为薄层。粉土层为本工程主要影响地层。
▍3 地铁设施保护措施
在基坑围护设计方案中，采取了以下措施对已建地铁隧道进行保护。
（1）将本基坑总体分为3期，分期进行施工。通过分区块施工软分坑的形式增加围护体空间、时间效应。
对于邻近地铁设施的基坑分为3个区，如表1所示，其中B1区面积2 096 m2，B2区面积1 790 m2，B3区面积2 137 m2，分坑使得基坑具有较好的空间效应，可以有效减少基坑外侧土体变形，从而控制地铁设施变形。
（2）邻地铁西侧采用TRD工法水泥土墙作止水帷幕，TRD止水帷幕在实际工程应用中止水效果显著优于其他形式的搅拌桩止水帷幕，从而防止基坑漏水，杜绝漏水带来的安全隐患。
（3）邻地铁西侧外墙与围护桩无空隙，减小围护结构在地下室结构完成后侧移。
（4）西侧采用1 000 mm厚地下连续墙结合3道钢筋混凝土水平内支撑，加强基坑整体围护刚度，见图2。
（5）邻地铁侧坑外不降水，坑外设置应急井。
（6）B2区基坑支撑采用轴力伺服系统控制围护变形。后续在施工过程中，根据围护变形施加轴力2 500 kN。
▍4 基坑监测数据分析
基坑监测项主要包含水位、土体测斜、支撑轴力、地表沉降等，本文主要选取支撑轴力、深层土体水平位移、地下水位等监测数据进行分析（图3~7）。
根据监测数据可知，地下水位随时间变动较小，水位维持在−2.5~−2.0 m，基坑开挖过程中TRD止水帷幕止水效果较好，未发生渗漏水事故。
B1区第一道支撑轴力4 687 kN，第二道支撑轴力7 277 kN，第三道支撑轴力7 788 kN；B2区第一道支撑轴力3 481 kN，第二道支撑轴力4 495 kN，第三道支撑轴力5 881 kN；B3区第一道支撑轴力4 987 kN，第二道支撑轴力7 982 kN，第三道支撑轴力7 883 kN。第一道支撑轴力明显小于第二、三道支撑轴力。
B2区因添加轴力伺服系统，轴力明显小于其余两区。B2区对应土体测斜最大为11.04 mm，B1区对应土体测斜最大为34.79 mm，B3区对应土体测斜最大为41.15 mm，B2区土体测斜明显小于其他两区，说明轴力伺服系统对于控制围护变形效果较为显著。土体变形最大位置位于坑底位置附近。图5中CX6孔位置增加了轴力伺服系统，基坑围护变形较小，变形趋势因轴力伺服系统的干扰，与其他测斜孔的变形趋势不尽相同，但总体累计位移明显小于其他测斜孔。
▍5 地铁监测数据分析
根据地铁设施区间隧道人工监测数据显示，截至2023年3月16日停测，人工监测数据最大累计变化量：道床沉降上行线为5.9 mm，下行线为5.7 mm；收敛上行线为4.3 mm，下行线为5.0 mm；水平位移上行线为2.3 mm。整个施工过程中，地铁设施变形较小，见图8～10。
整个基坑施工过程中，TRD、地连墙、工程桩等桩基施工、基坑开挖均会引起隧道变形。TRD施工、地连墙施工、围护桩与工程桩施工引起隧道道床沉降约−1mm。
B2坑开挖阶段，隧道变形迅速变大，道床竖向变形为3.9 mm，变形趋势变为上抬，B1、B3基坑开挖时，隧道变形也有上抬趋势，但总体变形趋势较为平缓。同时隧道收敛变形趋势与道床竖向变形趋势一致。水平变形相对竖向变形及收敛变形较小，变化趋势较为平稳，最大约2mm，朝基坑侧。本次隧道竖向变形趋势为向上隆起，相对常规基坑开挖对变形影响趋势不一致，由于隧道顶位于基坑下方，基坑开挖卸载导致隧道上方土体松弛，而隧道底为粉质黏土层，该层土体性质较好，可减弱隧道向下沉降趋势。
▍6 结 论
（1）基坑周边存在地铁设施时，基坑围护设计方案应考虑对地铁设施的保护。
（2）地铁侧止水帷幕建议采用止水效果较好的TRD搅拌桩等止水帷幕，防止渗漏水。
（3）基坑开挖面积较大时，可采用分坑，分坑空间效应较好，能有效减少基坑侧土体变形，土体最大变形位置位于坑底位置附近。
（4）邻地铁侧禁止降水，防止降水引起周边土体沉降。
（5）轴力伺服系统可有效减少基坑围护体侧向变形。
（6）地铁隧道底土体较硬时，隧道竖向变形趋势表现为隆起。
作者：黄绯
编辑整理：项敏
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