邻近地铁隧道的基坑施工保护方案研究

邻近地铁隧道的基坑施工保护方案研究
摘要：地铁隧道周边的基坑开挖必然会引起周围土体应力场的改变，从而导致
隧道结构产生变形。

以实际工程为例，详细阐述隧道周边基坑工程施工的难点，
提出地铁保护措施和施工建议，并对基坑开挖引起隧道结构的变形值进行计算和
分析。

实测结果表明，基坑工程的设计方案和施工措施有效控制了地铁隧道的变形，可为同类工程建设提供参考和借鉴。

关键词：地铁隧道；基坑开挖；保护措施
引言
随着城市化进程的不断加快，城市人口密度越来越大，对地铁隧道工程项目
的建设要求越来越高。

从目前我国城市化建设情况来看，城市地铁和高层建筑越
来越多，地铁多条隧道相互交错，在隧道附近高层建筑建设过程中深基坑的开挖
必然会对已有的隧道结构产生一定的负面影响，影响地铁隧道运行的安全性。

因此，必须要设计安全经济的施工方案，做好基坑开挖的保护措施，尽可能地减少
对地铁隧道的负面影响。

1近地铁隧道基坑开挖对地铁隧道的影响
随着我国地铁交通建设技术的不断发展，城市地铁隧道建设项目越来越多，
城市人口的增加也使得城市土地资源日益紧张，在运营地铁附近建设的建筑物也
必然会越来越多。

基坑开挖对周围土体的扰动会引起附近地铁隧道的变形，结合
地铁隧道运营特点可以发现，引起隧道变形的因素相对比较复杂，包括临近地铁
隧道的加载和卸载、地面区域性的沉降、列车振动、地质条件改变以及隧道之间
的穿越施工等。

在基坑开挖过程中为了尽可能地减少基坑开挖对隧道变形的影响，必须要采取有效的变形控制措施，做好地铁隧道基坑开挖的保护，保证原有地铁
隧道能够顺利安全的运营。

在实际开展地铁隧道保护时，需要结合基坑与地铁的
相对位置，开挖所处的地质条件以及各工程项目的具体特点等，采取行之有效的
地铁保护方案，确保施工方法的可行性和安全性。

基坑开挖对原有已经稳定的土
地产生破坏，使附近土体应力场改变，而容易引起隧道结构的变形。

对于运营地
铁隧道来说，地铁隧道变形所允许的范围相对较小，因此在基坑施工过程和工程
设计期间，需要充分考虑到附近地铁隧道的建设情况以及所能承载的土体扰动情况。

根据隧道结构的稳定性合理选择基坑开挖位置，比如在隧道结构两侧进行基
坑开挖时，坑壁土体的变形容易导致隧道结构产生水平位移。

若在隧道结构上方
进行基坑开挖，由于上方所覆盖的土的重量减少，容易引起隧道上浮而产生较大
的竖向变形。

在实际基坑开挖过程中，还需要考虑基坑围护施工地下水位变化、
爆破振动等因素对隧道结构的影响。

2邻近地铁隧道的基坑施工保护方案
2.1桩间土处理
桩间土喷射混凝土，目的为保证桩间及桩后土体稳定，乃至整个支护结构稳定，在支护结构施工过程中同样要严格按施工工艺流程、控制施工质量，最终实
现支护结构施工及使用期间不影响地铁正常运营的目的。

当支护桩冠梁达到一定
强度及锚索锁定后，方可进行基坑开挖，机械开挖保证与桩的距离不小于10cm，采用人工剔除，保障支护桩间土体的稳定，基坑桩间采用喷射混凝土护壁，壁厚
8cm，分两次喷护，每次4cm。

锚杆间及以下分四步开挖工作面喷护，随挖随喷，以防流砂，桩间土挂Φ8钢筋网。

2.2采取分段分层的间隔开挖方案
在完成支护结构施工后要进行基坑土方的开挖，随着开挖进程的不断推进，
临空面逐渐增大，深层土体水平位移以及支护结构的位移都会有一定增大的趋势。

为了减少位移对地铁正常运行的影响，可以采取分段分层的间隔开挖方案，使开
挖深度满足锚索施工要求，严格控制开发深度。

在支护桩混凝土强度达到设计强
度的90%且在锚索中施加预应力之后，才能进行土层开挖，在每一层土方开挖时
需要清理上一层开挖的土方，然后按照施工顺序与施工流程进行分块分层的开挖，采取对称跳挖的方式，避免周围地质结构发生突变，保证基坑和地铁区间隧道的
安全。

每层土方挖掘深度不应该超过三米，每一层土方挖掘完成后需要等待一天
并结合基坑监测的数据，判断是否进行下一层土方的挖掘。

一旦检测数据超过极
限值，则需要立即停止挖土并进行土方回填，检测波动原因。

2.3合理安排施工流程，缩短每道工序的施工时间。

在施工中，对施工内各个工序协调和对外的混凝土、泥浆、出土等工作加强
管理，尽量缩短每道工序施工时间，确保槽段的稳定。

结合以上措施，单位槽段
的施工时间大致控制如下:先导孔钻孔(不占用时间)→成槽(6h)→清孔、扫孔、刷壁(1h)→吊放钢筋笼(1h)→放锁口管(1h)→放导管、反力箱背侧回填石子(1h)→浇灌混
凝土(4h)→起拔锁口管等(不算影响时间)根据以上分析，只考虑影响地铁隧道的地
下连续墙施工时间大致为14h，在施工中通过加强施工管理，衔接好各道工序的
施工时间。

2.4对桩间土进行适当处理
在支护桩施工完成之后，对桩间土进行混凝土喷射可以保证土体的稳定性以
及整个支护结构的稳定性，避免施工过程中支护结构对地铁正常运行的影响。

用
锚索锁定支护桩冠梁并使其达到一定强度后才可以进行基坑开挖，基坑开挖与桩
的距离应该不小于十厘米，保障支护桩间土体的稳定性。

基坑桩与桩之间采用混
凝土喷射护壁方法，分两次喷护，随挖随喷。

2.5分两个区域开挖
为避免在地铁隧道正上方大量开挖卸载土方，整个地块基坑分两个区域开挖。

隧道北侧基坑最大开挖深度5.5m，开挖边线与隧道左线结构边线最近水平距离约
3m，采用放坡+土钉+挂网喷射混凝土面支护。

隧道南侧基坑最大开挖深度20m，开挖前卸载上部5m土方，使基坑顶部与南区基坑底部标高相同以降低支护高度。

南侧基坑地铁侧采用放坡+土钉+支护桩+斜撑形式支护，放坡坡率1:1，支护边线
与隧道右线结构边线最近水平距离约7.5m。

支护桩距隧道结构较近，为减小成桩过程对隧道结构有可能产生的振动、挤压等不良影响，支护桩和基础工程桩均采
用旋挖工艺施工。

2.6坑底加固处理
为减小基坑开挖对环境影响，基坑内深坑采用三轴搅拌桩的施工工艺进行加
固(水泥掺量为20%)，以控制基坑变形。

裙边加固宽度为10．5m，加固深度为坑
底下5m。

第二道支撑以上为弱加固(水泥掺量为10%)，以提高坑底被动区土体抗力，减小基坑变形，保护地铁隧道区间的稳定性。

2.7土方施工
支护结构施工完成后，基坑土方开挖，临空面随着开挖的进程逐渐增大，支
护结构水平位移、深层土体水平位移都将有增大的趋势，为控制位移变化速率，
减小水平位移对地铁正常运营的影响，采取分层、分段间隔开挖的方案，分层厚
度厚度不大于3米，分段长度不超过20米，同时土方开挖的深度必须满足锚索
施工条件（锚索标高下不大于300mm），严禁超挖。

结语
地铁隧道周边基坑开挖变形控制应当考虑工程与地铁隧道所处地层条件特点、相对位置关系等因素制定有效的地铁保护方案。

通过对基坑开挖影响地铁隧道变
形的计算和监测数据，得到如下结论：（1）地铁安全保护区范围内的工程，应
当从规划阶段开始考虑工程建设对地铁隧道的影响，优先选择对地铁结构影响小
的建筑布局，在确保地铁结构和运营安全的前提下满足地块的使用功能。

（2）
根据工程地层条件特点，在放坡底部增设预应力锚索可使隧道结构受力状况得到
改善，有利于减小基坑开挖引起的地铁隧道结构变形。

（3）开挖过程中利用基
坑的时空效应原理，按照“横向分段、纵向分块、竖向分层、台阶法作业、由上至下、边开挖边支护”的原则开挖土方，可约束开挖过程中地铁隧道侧向变形。

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