邻近地铁旧基坑加深改造与工程实践研究

邓国基，温忠义，彭卫平，张庆华

（广州市城市规划勘测设计研究院，广州510060）

1 引言

随着城市地下空间开发和利用，不断出现的复杂工程问题对工程技术人员提出了更高要求。近些年针对基坑支护工程出现了一些新的特殊问题【1】，应重新进行已施工的设计方案安全性评估、新方案加固设计、配合施工进行方案优化【2】等。

本文以广州某紧挨地铁隧道的旧深基坑工程重新开发为依托，借助有限元软件分析加深后由逆作法改为明挖顺作后原连续墙的变形发展规律，邻近地铁隧道随基坑开挖过程中位移发展情况，并与监测数据进行对比分析。

2 工程特点和周边环境条件

拟建项目位于广州市中山四路，呈长方形，原设3层地下室，基坑开挖深度12.65m，支护总周长约250m，采用逆作法施工。裙楼部分和回迁商住楼部分的地下连续墙、主体结构工程桩和结构柱，裙楼首层楼板及上部5层主体结构等均于10a前已完成施工，且地下室已开挖至-7.30m。

现项目重新开发改为由18层回迁商住楼及附属5层裙楼组成，建筑最大高度约58.65m，下设4层地下室，采用钢筋混凝土框架+无梁楼盖结构，筏板基础。基坑开挖深度13.85～15.15m，比原设计加深1.2～2.5m，拟采用明挖顺作法施工。基坑支护典型剖面如图1所示。

3 地铁隧道和支护结构体系变形三维数值模拟分析

当基坑开挖时隧道结构邻近基坑侧处于卸载过程，其受力状态将发生改变。为了分析基坑开挖过程中对地铁隧道的影响，采用Midas GTS/NX软件建立三维模型，模拟基坑开挖过程中支护结构与地铁隧道内力与变形的相互关系。

图1 基坑典型支护剖面

根据工程经验，选取模型外扩范围不小于3倍基坑深度，长度、宽度和土层计算深度分别为186m、137m和40m。建模时土体采用摩尔-库伦模型，支护桩结构采用梁单元及弹性模型【3】。

4 模拟与监测数据对比分析

4.1 地铁隧道位移模拟与监测数据对比分析

基坑开挖过程中地铁隧道变形模拟结果与实际监测数据对比分析见图2。

图2 各工况下隧道模拟结果与监测数据对比

图2a表明，基坑开挖过程隧道最大水平位移为2.29mm，实际监测最大水平位移为1.98mm；由图2b可知，基坑开挖过程隧道最大沉降量为1.14mm，实际监测隧道最大沉降为2.90mm；隧道水平位移和沉降均在规范控制范围内，基坑施工过程中未危及地铁隧道的结构安全，确保了地铁安全运营。

4.2 靠地铁侧连续墙最大水平位移模拟与监测数据对比分析

基坑开挖过程中地铁隧道变形与基坑连续墙最大水平位移对比分析见图3。

由图3可知，当基坑开挖至第二道内支撑梁和坑底时，连续墙墙身最大水平位移增大，模拟数据最大位移约21.3mm，监测最大位移约9.8mm，监测数据比模拟小约53%，但总体发展趋势一致。

图3 各工况下连续墙最大侧向位移图

对比隧道和地下连续墙位移图可知，拆除首层楼板梁结构，继续开挖土方至第二道内支撑过程中，位移发生较大变化但增量较小，说明在现状开挖状态下先设置第一和第二道内支撑梁后再拆除原首层结构楼板梁的施工工况，能确保基坑安全稳定，设计方案合理。

5 结语

紧邻地铁隧道的旧基坑重新开发利用，应有别于新开发设计的基坑工程，重点应控制原支护结构位移和内力值，应从设计方案、数值模型、检测方法和施工措施等多方面论证，从而确保地铁隧道运营安全。