临近既有线基坑施工风险分析及措施分析

付小雁（天津铁道职业技术学院,天津300240）

临近既有线基坑施工风险分析及措施分析

付小雁
（天津铁道职业技术学院,天津300240）

摘要：在进行临近既有线基坑施工时，需要严格控制基坑开挖引起的既有线沉降，防止既有线轨道的变形，保证行车安全。本文对临近既有线基坑开挖的风险因素进行了分析，并针对风险从基坑降水施工、基坑围护墙施工、基坑开挖施工、设置隔离墙、加固坑外地基以及减小既有线荷载等方面提出了相应的解决措施，来减小基坑开挖造成的既有线不平顺，提高既有线的行车安全。希望能给以后的临近既有线基坑的施工提供一些参考意见，更好地指导基坑工程施工。

关键词：既有线；基坑支护；基坑施工；沉降

1前言

由于铁路网的不断扩大，而土地资源的不断紧缺，许多新线项目往往会建在在既有运营线附近；尤其是在市郊或市区为了满足城市规划的人流和车流的通行、输油气、排水等的要求，会在新建铁路中设置涵洞和小桥，这些涵洞和小桥的设置必将涉及临近既有线的基坑开挖。列车在行驶中对轨道的平顺度要求很严格。而临近既有线基坑的开挖则会使既有线地基发生沉降，进而引起既有线轨道的不平顺，甚至影响到行车安全。因此，很有必要采取相关措施减小基坑开挖对既有线的影响。本文分析了临近既有线基坑施工存在的风险，并提出了减小基坑开挖对既有线影响的措施。为以后工程作参考。

2临近既有线基坑施工风险分析

在基坑的开挖过程中，基坑坑底由于土体的卸载作用会发生隆起，基坑的围护结构也会由于两侧土压力不等而产生侧向位移，进而引起坑外土体产生水平及竖向位移。坑外土体的位移对临近既有线的影响显著，会引起路基和轨道结构的侧向位移，影响线路的平顺，其中影响最显著的是由沉降引起的既有线轨道的水平超限。轨道水平如果超限，就会影响行车安全。

基坑开挖对既有线的影响主要表现在如下三个方面：

（1）基坑在施工过程中会采取降低地下水的措施，基坑降水不仅会增加周围土体的有效应力，还会引起地下水的流动。大幅度降低地下水会使周围地面发生沉降，从而引起相邻既有线轨道的变形和不平顺。

（2）基坑的围护结构施工比如钢板桩等在施工的过程中容易发生挤土效应、同时打入时产生的振动也会对相邻既有线轨道产生影响，使其不平顺。

（3）基坑在开挖时产生的不平衡力、软粘土的蠕变、坑外水土流失，会引起地面沉降、围护墙及其周围土体向开挖方向发生侧向移动、坑底隆起等，从而引起临近既有线的沉降、侧移。

（4）基坑开挖完成后形成的临空面在列车振动作用下也会对既有线产生影响。同时不同的列车速度以及列车轴重对基坑的影响也不同，速度越大，轴重越重，产生的影响也就越大，既有线的变形也就越大。

3相关工程措施

基坑开挖会引起地表变形，地表变形导致临近既有线不平顺，因此要控制基坑开挖对既有线的影响，必须先从控制基坑本身开挖变形着手。基坑工程是于降水、支护结构、开挖过程为一体的系统工程。因此，控制基坑变形首先要从基坑的降水，基坑支护结构以及基坑的开挖过程采取措施，另外还可以在既有线与基坑之间设置隔离装置来隔断基坑开挖对既有线的影响。

3.1基坑降水施工控制措施

基坑施工中经常采用降水措施降低地下水位，保证基坑在干燥环境下作业施工，同时降水还可以提高土体的强度、减小坑后土压力，确保基坑壁的稳定。但是降低地下水会改变基坑周围土的工程性质，改变土体内地下水位及应力场，从而引起临近既有线的附加沉降，产生不良影响。因此，需要采取有效措施减小基坑降水过程中引起的沉降。

（1）设置隔水帷幕。隔水帷幕一般由水泥土桩沿基坑侧壁连续

搭接而成，可以很好的隔断基坑降水对临近既有线的影响。

（2）布置降水系统。降水系统通常采用设置集水坑或井点降水的方法来降低地下水位，但在设置过程中要注意控制既有线下方地下水水位变化的幅度。如果采用的是井点降水系统，应与既有线保持一定的距离。

（3）降水井施工。应采取合适施工方法，避免采用有可能危害既有线的施工方法，比如用水冲法沉设井点。

（4）控制承压水。当基坑底层有承压水存在时，开挖基坑时有可能会顶裂或冲毁基坑底板，从而造成突涌事故。因此，当承压水稳定性不满足要求时，要在基坑开挖之前先对承压水进行群井抽水试验，然后采取水平封底加固隔渗、设置隔水帷幕或者降压等措施来控制承压水引起的负面影响。同时要注意控制承压水头和上覆土的压力来确定抽水量，使既有线下方的地下水位在基坑开挖过程中保持稳定。

3.2基坑围护墙施工控制措施

围护墙体是稳定基坑的一种临时支挡结构（如钢板桩、混凝土板桩、排桩、地下连续墙等），围护结构施工引起的地层位移会对既有线产生不良影响。针对不同类型的围护墙施工，可以采取不同的措施来进行控制。

（1）如果离铁路线不足5m时，钢筋混凝土板桩或钢板桩的施工应在天窗点内进行，钢板桩的拔出应在基坑分层夯实以后进行，并采用边拔桩边注浆的措施减小沉桩引起的挤土和振动的影响。

（2）地下连续墙施工时，可以采取慢速成槽、适当加大泥浆密度、控制槽段内液面高于地下水位0.5m以上、调整泥浆配比、槽壁预加固等措施来减小槽壁坍塌的发生；适当加大导墙深度，加固地质，墙周围设排水沟，导墙内侧加支撑等措施来防止导墙变形。

（3）搅拌桩施工过程中会产生挤土效应，会对周围建筑物和既有线造成破坏，使周围开挖基坑或坍塌或推移增大，当施工程序不当和施工速度过快时会加剧挤土效应，所以可以通过优化施工程序，降低施工速度来进行控制。

（4）钻孔灌注桩施工过程中要注意控制成孔质量（合理选择护壁泥浆、增大泥浆的相对密度、适当提高浆液面高度）、钢筋笼质量（采取合理的吊装方式以及保证钢筋笼主筋的保护层厚度）和混凝土灌注质量，以确保灌注桩的质量（保证混凝土的质量、合理控制导管埋深、掌握混凝土初凝时间与灌注时间），从而减少孔周围土体的变形和对既有线的影响。

3.3基坑开挖施工控制措施

基坑开挖实际上是基坑周边土体的卸载作用，坑底以及坑边土体的应力状态会随基坑的开挖发生变化，坑底上覆压力逐渐较小，引起基坑底部土体回弹，造成坑底隆起；坑边土体的位移会造成基坑围护结构的水平位移，进而引起既有线的路基沉降，影响行车安全。因此需要从基坑开挖的角度采取措施来减小对开挖对既有的影响。控制措施主要包括以下几方面：

（1）要严格遵循“先撑后挖、及时支撑、分层开挖、严禁超挖”的原则，基坑的开挖方法、支撑、拆撑顺序应当与设计工况一致，且基坑四周不得任意堆放材料以及弃土等，避免基坑超载，影响稳定。̓̓（2）在靠近既有线线路路肩两侧设置沉降观测桩，并及时对观测数据进行处理分析，发现路基有不均匀沉降立即停止施工采取应急措施。

（3）基坑开挖的分区和顺序要综合考虑基坑周边的环境、支撑设置的形式和施工现场的条件等。

（4）当基坑的开挖面积比较大时，尽量减小基坑没有支撑的暴露时间，土方宜采用分区、对称开挖，采取岛式开挖或者盆式开挖等施工方式，结合开挖方式及时形成基础底板和支撑。

（5）如果同一个基坑内的不同分区的开挖深度有较大的差异时，可以先开挖至浅基坑的标高处，进行浅基坑垫层的施工，有条件时可以先浇注形成浅基层基础底板，最后再对较深基坑进行开挖。

（6）基坑开挖过程中，围护结构如果出现渗漏，则应先进行堵水，保证围护结构的密封性，否则容易出现流沙、流泥，甚至管涌事故。

（7）采用机械挖土很容易超挖，可以采用人工开挖与小型机械开挖相配合的方式进行。先采用机械开挖至设计标高20~30cm，然后改为人工开挖到基底，减小基坑的变形。

（8）当软土基坑施工时，每个阶段挖土工作结束以后要迅速架设支撑，特别是采用两道支撑时，第二道支撑的架设速度要快，可以起到很好的挡土作用，整体开挖结束以后要及时浇注垫层以减少流变现象的产生。

3.4变形路径隔离设置措施

隔断变形路径可以从以下两方面进行：

（1）加固基坑外地基。如果采用地下连续墙为基坑的围护结构时，可以在槽段两侧用水泥土搅拌地基达到加固地基的效果。这种方法可以很好地防止地基在连续墙的成槽施工中发生坍塌。

如果采用钻孔灌注桩为基坑的围护结构时，钻孔灌注桩之间的间隙很有可能会引起渗漏，造成基坑失稳，因此可以采用高压喷射注浆或水泥搅拌桩在围护结构上形成一定厚度的防渗隔水帷幕。

（2）隔断传播途径。一般在既有线与基坑的围护结构之间设置隔断来切断基坑变形的传播途径，减小基坑施工对周边环境的影响。常用的隔断有：地下连续墙、水泥土搅拌桩、树根桩、钢板桩、注浆加固等。隔断的距离可以根据实际情况选用，如果隔断靠近基坑围护结构时隔断还可以作为基坑的各位帷幕，当隔断靠近既有线时可以作为既有线基础的托换结构。

3.5其他方面措施

除了上述措施以外，我们还可以采取提高既有线抵抗变形能力的措施，比如在基坑施工前，对既有线下方的地基预先注浆加固，提高地基的承载能力，使地基在基坑开挖时保持稳定，不致变形过大。另外，也可以通过减少基坑开挖期间的既有线的运输能力，比如减少列车同时通过的列数，降低列车通过速度，减少或取消重载列车的通过等方式来减小既有线动荷载对基坑的影响，保证基坑开挖期间的稳定。

4小结

本文主要分析了临近既有线基坑施工时对既有线运行产生的影响，并从基坑工程的支护结构施工、降水施工、基坑开挖、隔断变形路径以及提高既有线抵抗变形能力等方面提出了相应的解决措施，来减小基坑开挖对既有线的影响，保持既有线的轨道水平，保证既有线的正常运营。通过上述工程措施，希望能给以后的临近既有线基坑的施工提供一些参考意见，更好地指导今后的工程。

参考文献：

[1]刘国彬,王卫东.基坑工程手册(第二版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.842-844.1101-1103.

[2]敖斌.基坑开挖对临近建筑物的影响[D].合肥.合肥工业大学,2007.8-12

[3]高伟君,姚燕明,蔚俊霞.列车荷载对平行换乘地铁车站深基坑变形影响[J].岩土力,2004.25(增2):375-378.

[4]张鸿儒,侯学渊,夏明耀.深开挖对周围设施的影响预测[J].北方交通大学学报,1996,20(02):205-209.

[5]麻冬敏,王萌.深基坑变形的影响因素[J].建筑与工程,2012(05).

[6]张俊.软土地区基坑施工变形影响因素和控制措施[J].企业技术开发,2012.31(19).

[7]丁勇春.软土地区深基坑施工引起的变形及控制研究[D].上海交通大学,2009.

作者简介：付小雁（1987-），女，助教，城市轨道交通工程专业。