紧邻高层建筑基坑进行地铁出入口基坑施工的方法

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近年来，城市建设发展迅速，深基坑施工比比皆是。由于工期紧迫，不可避免地会遇到不同工程的两个相邻基坑同时施工的情况，两者将相互制约、相互依存。安全施工的前提是支撑及围护体系的稳定，基坑的开挖与支护要严格按照设计要求及施工方案进行，否则将导致灾难性的连锁反应。并且两家施工单位的配合、沟通尤为重要，必要时应调整一方的设计方案，建立共同的监控量测体系，避免各自为政，最终两项工程才能安全、顺利建成。

1 工程概况

1.1 地质情况

本文介绍的两个深基坑分别是:北京地铁九号线六里桥东站三号出入口(基坑最大开挖深度14.6m，基坑平面面积320m2)和相邻的北京电力医院改造工程(基坑深23m，基坑平面面积14330m2)，尺寸相差十分悬殊。两基坑间距3.5m，基坑底高差8.4m。位于北京西三环六里桥东、广安路北侧。详见图1(两基坑相对位置关系)。

此处地层由上至下依次为:杂填土(厚1.5m)，粉质粘土(厚0.5m)，粉土(厚0.3m)，粉细砂(厚0.8m)，中粗砂(厚0.3m)，圆砾(厚1.5m)，地表以下4.9m基本为卵石层。

图1 两基坑相对位置关系

1.2 水文情况

该处地下水位较深，位于两基坑基底以下。但因广安路下方污水、雨水管线较多，临近广安路的出入口基坑局部存在由于管线渗漏行成的上层滞水。

1.3 管线情况

在三号出入口北侧3～6m 范围内有4 条中压燃气管线，规格分别为DN500、DN300、DN600、DN426，管顶埋深约1.5～1.9m。距三号出入口北侧7m 处有1 条管径800mm 污水管道，管顶埋深约3m。详见图2(出入口基坑支护体系横剖面图)。

1.4 电力医院基坑概况

电力医院基坑采用桩锚支撑体系。靠近出入口基坑的支护参数:钻孔灌注桩间距1.65m，桩径800mm，嵌入基坑底深度3.5m。锚索体系自上而下设置三层，每层锚索水平间距1.6m，一桩一锚，锚孔直径150mm，灌注M20 素水泥浆。设计参数如下表所示:

2 地铁出入口优化设计方案

2.1 优化设计原因

出入口基坑原设计为“围护桩+钢管内支撑”体系。由于施工时电力医院基坑已开挖到底，正进行底板结构施工，且部分锚索已侵入出入口基坑内，必须进行割除。如此以来，电力医院基坑将无法抵抗出入口基坑钢管内支撑的作用力，并将造成基坑失稳。故出入口设计方案变更为“围护桩+锚索+对拉”支护体系，靠近电力医院基坑一侧采取锚索对拉的技术措施，以确保两个基坑的稳定。

2.2 优化设计方案

设计方案优化后，出入口围护体系技术参数:钻孔灌注桩间距1.6m，桩径800mm，嵌入基坑底深度4.5m。锚索腰梁采用双拼I28a 工字钢。

紧邻电力医院基坑侧，需割除第一层及第二层的部分锚索，对拉锚索的拉力为电力医院锚索设计拉力的50%。

远离电力医院基坑侧竖向设置三层锚索，为避开管线，第一层锚索设置于冠梁以下1.2m 位置。三层锚索水平间距均为1.65m，一桩一锚。锚孔直径150mm，灌注M20 素水泥浆。

图2 出入口基坑支护体系横剖面图

图3 出入口基坑支护体系纵剖面图

出入口基坑支护体系详见图2(出入口基坑支护体系横剖面图)、图3(出入口基坑支护体系纵剖面图)，远离电力医院基坑侧锚索支护设计参数如下表所示:

3 地铁出入口基坑施工重难点

该基坑施工控制难度大、风险大，重难点主要有以下3 个方面:

(1)确保电力医院基坑稳定。出入口基坑施工时应快速完成电力医院基坑锚索的定位—清理—切断—锚固—张拉过程，进行锚索体系受力转换，避免应力松弛导致电力医院基坑局部失稳。

(2)确保出入口基坑自身稳定。此基坑采用“围护桩+锚索+对拉”的设计方案，受力比较复杂，施做及拆除锚索体系过程应稳妥细致。

(3)确保基坑另外一侧相邻燃气主管道、雨污水主管道安全。由于电力医院基坑开挖过程中，各类管线已经产生一定变形，所以出入口基坑要有足够的支护强度和刚度，以降低地层的二次扰动。

以上三方面相辅相成，任何一方面出现问题，都会引起连锁反应，发生灾难性事故。要密切监测并严格控制地表沉降和向基坑方向产生的位移。

4 地铁出入口基坑施工方案

基坑南侧邻近电力医院施工基坑，对侵入基坑内的电力医院锚索采取对拉的施工措施，施工中不能将基坑内锚索全部暴露，为防止预应力损失过大造成电力医院基坑锚固力不足，现场采取水平方向分段施工，对锚索进行分段开挖、割除、锚固，最终将出入口基坑内的各段锚索腰梁进行有效连接，具体措施如下:

(1)机械开挖至电力医院锚索设计标高1m 位置时，改为人工清理锚索周边土体，直至将锚索暴露出来，并清理锚索上的水泥浆。锚索纵向暴露部分不超过1.5m，能够满足安装腰梁的空间即可。

(2)基坑南侧锚索腰梁现场加工。将I28a 工字钢分别从锚索上下两侧横过去，下侧采用三角托架固定，上侧采用M20 ×220 膨胀螺栓临时固定，然后用连接钢板对上下两节工字钢采取有效焊接，背后采用高强快硬砂浆填充，形成腰梁体系，锚索支座设置角度与电力医院锚索垂直。为确保快速施工，降低应力损失，每段腰梁水平方向锚固两根锚索。

(3)用钢丝卡将锚索卡死，临时固定在钢腰梁上，待整根腰梁范围内的锚索全部卡住之后，开始对锚索进行割除。锚索割除后立即安装锁具，并逐步施加设计预应力，每割除一根，张拉一根，依次进行施工。

(4)由于每层腰梁是分段加工、安装的，为确保张拉体系整体受力，锚索张拉完毕后，对每层腰梁进行连接。同时，对上、下两层腰梁采用工字钢焊接连接。

(5)重点对地表沉降、管线沉降、围护桩桩顶水平位移、锚索轴力进行监测，绘制位移(轴力)～时间和位移(轴力)速率～时间曲线，对数据进行回归分析，推算最终位移值，确定曲线变化规律，以指导施工。

在进行出入口结构施工时，电力医院基坑内侧墙结构已经完成(此基坑设计有肥槽，不拆除锚索体系)。经受力分析，出入口基坑的围护桩能够抵抗两基坑间的土体侧压力。所以，在施工出入口底板及侧墙结构过程中，自下而上分两个施工段拆除了对拉的锚索体系(设计方案进行了优化，未预留肥槽)。整个施工过程进展十分顺利。

两家施工单位联合建立的监控量测平台数据显示，在出入口基坑开挖过程中，相邻侧电力医院基坑锚索应力值略有降低;地表沉降及水平位移较小;各类管线变形基本稳定。所有数据均在设计控制范围内。

5 结束语

在此项工程施工过程中，设计、施工方案起到了决定性作用，现场管控起到了关键性作用，监控量测起到了预见性作用。由于设计合理，数据分析准确，现场管控到位并严格按照方案施工，使得地铁出入口基坑快速、安全地开挖到位并顺利完成了结构施工，为今后类似工程的顺利施工提供了完善可行的方案。

［1］王印.深基坑开挖对紧邻地铁车站影响的位移分析及施工保护措施研究［D］.同济大学，2008.

［2］吴国荣.相邻基坑开挖对基坑变形影响的研究［D］.广东工业大学，2010.

［3］杨敏，周洪波，杨桦.基坑开挖与邻近桩基相互作用分析.土木工程学报，2005.

［4］陈东杰.上海铁路南站相邻基坑施工技术研究.同济大学，2004.