付小雁（天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津300240）

臨近既有線基坑施工風(fēng)險(xiǎn)分析及措施分析

付小雁
（天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津300240）

摘要：在進(jìn)行臨近既有線基坑施工時(shí)，需要嚴(yán)格控制基坑開挖引起的既有線沉降，防止既有線軌道的變形，保證行車安全。本文對(duì)臨近既有線基坑開挖的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了分析，并針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)從基坑降水施工、基坑圍護(hù)墻施工、基坑開挖施工、設(shè)置隔離墻、加固坑外地基以及減小既有線荷載等方面提出了相應(yīng)的解決措施，來(lái)減小基坑開挖造成的既有線不平順，提高既有線的行車安全。希望能給以后的臨近既有線基坑的施工提供一些參考意見，更好地指導(dǎo)基坑工程施工。

關(guān)鍵詞：既有線；基坑支護(hù)；基坑施工；沉降

1前言

由于鐵路網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，而土地資源的不斷緊缺，許多新線項(xiàng)目往往會(huì)建在在既有運(yùn)營(yíng)線附近；尤其是在市郊或市區(qū)為了滿足城市規(guī)劃的人流和車流的通行、輸油氣、排水等的要求，會(huì)在新建鐵路中設(shè)置涵洞和小橋，這些涵洞和小橋的設(shè)置必將涉及臨近既有線的基坑開挖。列車在行駛中對(duì)軌道的平順度要求很嚴(yán)格。而臨近既有線基坑的開挖則會(huì)使既有線地基發(fā)生沉降，進(jìn)而引起既有線軌道的不平順，甚至影響到行車安全。因此，很有必要采取相關(guān)措施減小基坑開挖對(duì)既有線的影響。本文分析了臨近既有線基坑施工存在的風(fēng)險(xiǎn)，并提出了減小基坑開挖對(duì)既有線影響的措施。為以后工程作參考。

2臨近既有線基坑施工風(fēng)險(xiǎn)分析

在基坑的開挖過(guò)程中，基坑坑底由于土體的卸載作用會(huì)發(fā)生隆起，基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)也會(huì)由于兩側(cè)土壓力不等而產(chǎn)生側(cè)向位移，進(jìn)而引起坑外土體產(chǎn)生水平及豎向位移。坑外土體的位移對(duì)臨近既有線的影響顯著，會(huì)引起路基和軌道結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移，影響線路的平順，其中影響最顯著的是由沉降引起的既有線軌道的水平超限。軌道水平如果超限，就會(huì)影響行車安全。

基坑開挖對(duì)既有線的影響主要表現(xiàn)在如下三個(gè)方面：

（1）基坑在施工過(guò)程中會(huì)采取降低地下水的措施，基坑降水不僅會(huì)增加周圍土體的有效應(yīng)力，還會(huì)引起地下水的流動(dòng)。大幅度降低地下水會(huì)使周圍地面發(fā)生沉降，從而引起相鄰既有線軌道的變形和不平順。

（2）基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工比如鋼板樁等在施工的過(guò)程中容易發(fā)生擠土效應(yīng)、同時(shí)打入時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)也會(huì)對(duì)相鄰既有線軌道產(chǎn)生影響，使其不平順。

（3）基坑在開挖時(shí)產(chǎn)生的不平衡力、軟粘土的蠕變、坑外水土流失，會(huì)引起地面沉降、圍護(hù)墻及其周圍土體向開挖方向發(fā)生側(cè)向移動(dòng)、坑底隆起等，從而引起臨近既有線的沉降、側(cè)移。

（4）基坑開挖完成后形成的臨空面在列車振動(dòng)作用下也會(huì)對(duì)既有線產(chǎn)生影響。同時(shí)不同的列車速度以及列車軸重對(duì)基坑的影響也不同，速度越大，軸重越重，產(chǎn)生的影響也就越大，既有線的變形也就越大。

3相關(guān)工程措施

基坑開挖會(huì)引起地表變形，地表變形導(dǎo)致臨近既有線不平順，因此要控制基坑開挖對(duì)既有線的影響，必須先從控制基坑本身開挖變形著手?；庸こ淌怯诮邓?、支護(hù)結(jié)構(gòu)、開挖過(guò)程為一體的系統(tǒng)工程。因此，控制基坑變形首先要從基坑的降水，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)以及基坑的開挖過(guò)程采取措施，另外還可以在既有線與基坑之間設(shè)置隔離裝置來(lái)隔斷基坑開挖對(duì)既有線的影響。

3.1基坑降水施工控制措施

基坑施工中經(jīng)常采用降水措施降低地下水位，保證基坑在干燥環(huán)境下作業(yè)施工，同時(shí)降水還可以提高土體的強(qiáng)度、減小坑后土壓力，確?；颖诘姆€(wěn)定。但是降低地下水會(huì)改變基坑周圍土的工程性質(zhì)，改變土體內(nèi)地下水位及應(yīng)力場(chǎng)，從而引起臨近既有線的附加沉降，產(chǎn)生不良影響。因此，需要采取有效措施減小基坑降水過(guò)程中引起的沉降。

（1）設(shè)置隔水帷幕。隔水帷幕一般由水泥土樁沿基坑側(cè)壁連續(xù)

搭接而成，可以很好的隔斷基坑降水對(duì)臨近既有線的影響。

（2）布置降水系統(tǒng)。降水系統(tǒng)通常采用設(shè)置集水坑或井點(diǎn)降水的方法來(lái)降低地下水位，但在設(shè)置過(guò)程中要注意控制既有線下方地下水水位變化的幅度。如果采用的是井點(diǎn)降水系統(tǒng)，應(yīng)與既有線保持一定的距離。

（3）降水井施工。應(yīng)采取合適施工方法，避免采用有可能危害既有線的施工方法，比如用水沖法沉設(shè)井點(diǎn)。

（4）控制承壓水。當(dāng)基坑底層有承壓水存在時(shí)，開挖基坑時(shí)有可能會(huì)頂裂或沖毀基坑底板，從而造成突涌事故。因此，當(dāng)承壓水穩(wěn)定性不滿足要求時(shí)，要在基坑開挖之前先對(duì)承壓水進(jìn)行群井抽水試驗(yàn)，然后采取水平封底加固隔滲、設(shè)置隔水帷幕或者降壓等措施來(lái)控制承壓水引起的負(fù)面影響。同時(shí)要注意控制承壓水頭和上覆土的壓力來(lái)確定抽水量，使既有線下方的地下水位在基坑開挖過(guò)程中保持穩(wěn)定。

3.2基坑圍護(hù)墻施工控制措施

圍護(hù)墻體是穩(wěn)定基坑的一種臨時(shí)支擋結(jié)構(gòu)（如鋼板樁、混凝土板樁、排樁、地下連續(xù)墻等），圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工引起的地層位移會(huì)對(duì)既有線產(chǎn)生不良影響。針對(duì)不同類型的圍護(hù)墻施工，可以采取不同的措施來(lái)進(jìn)行控制。

（1）如果離鐵路線不足5m時(shí)，鋼筋混凝土板樁或鋼板樁的施工應(yīng)在天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行，鋼板樁的拔出應(yīng)在基坑分層夯實(shí)以后進(jìn)行，并采用邊拔樁邊注漿的措施減小沉樁引起的擠土和振動(dòng)的影響。

（2）地下連續(xù)墻施工時(shí)，可以采取慢速成槽、適當(dāng)加大泥漿密度、控制槽段內(nèi)液面高于地下水位0.5m以上、調(diào)整泥漿配比、槽壁預(yù)加固等措施來(lái)減小槽壁坍塌的發(fā)生；適當(dāng)加大導(dǎo)墻深度，加固地質(zhì)，墻周圍設(shè)排水溝，導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)加支撐等措施來(lái)防止導(dǎo)墻變形。

（3）攪拌樁施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生擠土效應(yīng)，會(huì)對(duì)周圍建筑物和既有線造成破壞，使周圍開挖基坑或坍塌或推移增大，當(dāng)施工程序不當(dāng)和施工速度過(guò)快時(shí)會(huì)加劇擠土效應(yīng)，所以可以通過(guò)優(yōu)化施工程序，降低施工速度來(lái)進(jìn)行控制。

（4）鉆孔灌注樁施工過(guò)程中要注意控制成孔質(zhì)量（合理選擇護(hù)壁泥漿、增大泥漿的相對(duì)密度、適當(dāng)提高漿液面高度）、鋼筋籠質(zhì)量（采取合理的吊裝方式以及保證鋼筋籠主筋的保護(hù)層厚度）和混凝土灌注質(zhì)量，以確保灌注樁的質(zhì)量（保證混凝土的質(zhì)量、合理控制導(dǎo)管埋深、掌握混凝土初凝時(shí)間與灌注時(shí)間），從而減少孔周圍土體的變形和對(duì)既有線的影響。

3.3基坑開挖施工控制措施

基坑開挖實(shí)際上是基坑周邊土體的卸載作用，坑底以及坑邊土體的應(yīng)力狀態(tài)會(huì)隨基坑的開挖發(fā)生變化，坑底上覆壓力逐漸較小，引起基坑底部土體回彈，造成坑底隆起；坑邊土體的位移會(huì)造成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移，進(jìn)而引起既有線的路基沉降，影響行車安全。因此需要從基坑開挖的角度采取措施來(lái)減小對(duì)開挖對(duì)既有的影響?？刂拼胧┲饕ㄒ韵聨追矫妫?/p>

（1）要嚴(yán)格遵循“先撐后挖、及時(shí)支撐、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，基坑的開挖方法、支撐、拆撐順序應(yīng)當(dāng)與設(shè)計(jì)工況一致，且基坑四周不得任意堆放材料以及棄土等，避免基坑超載，影響穩(wěn)定。??（2）在靠近既有線線路路肩兩側(cè)設(shè)置沉降觀測(cè)樁，并及時(shí)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，發(fā)現(xiàn)路基有不均勻沉降立即停止施工采取應(yīng)急措施。

（3）基坑開挖的分區(qū)和順序要綜合考慮基坑周邊的環(huán)境、支撐設(shè)置的形式和施工現(xiàn)場(chǎng)的條件等。

（4）當(dāng)基坑的開挖面積比較大時(shí)，盡量減小基坑沒(méi)有支撐的暴露時(shí)間，土方宜采用分區(qū)、對(duì)稱開挖，采取島式開挖或者盆式開挖等施工方式，結(jié)合開挖方式及時(shí)形成基礎(chǔ)底板和支撐。

（5）如果同一個(gè)基坑內(nèi)的不同分區(qū)的開挖深度有較大的差異時(shí)，可以先開挖至淺基坑的標(biāo)高處，進(jìn)行淺基坑墊層的施工，有條件時(shí)可以先澆注形成淺基層基礎(chǔ)底板，最后再對(duì)較深基坑進(jìn)行開挖。

（6）基坑開挖過(guò)程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)如果出現(xiàn)滲漏，則應(yīng)先進(jìn)行堵水，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密封性，否則容易出現(xiàn)流沙、流泥，甚至管涌事故。

（7）采用機(jī)械挖土很容易超挖，可以采用人工開挖與小型機(jī)械開挖相配合的方式進(jìn)行。先采用機(jī)械開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高20~30cm，然后改為人工開挖到基底，減小基坑的變形。

（8）當(dāng)軟土基坑施工時(shí)，每個(gè)階段挖土工作結(jié)束以后要迅速架設(shè)支撐，特別是采用兩道支撐時(shí)，第二道支撐的架設(shè)速度要快，可以起到很好的擋土作用，整體開挖結(jié)束以后要及時(shí)澆注墊層以減少流變現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3.4變形路徑隔離設(shè)置措施

隔斷變形路徑可以從以下兩方面進(jìn)行：

（1）加固基坑外地基。如果采用地下連續(xù)墻為基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以在槽段兩側(cè)用水泥土攪拌地基達(dá)到加固地基的效果。這種方法可以很好地防止地基在連續(xù)墻的成槽施工中發(fā)生坍塌。

如果采用鉆孔灌注樁為基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，鉆孔灌注樁之間的間隙很有可能會(huì)引起滲漏，造成基坑失穩(wěn)，因此可以采用高壓噴射注漿或水泥攪拌樁在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上形成一定厚度的防滲隔水帷幕。

（2）隔斷傳播途徑。一般在既有線與基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔斷來(lái)切斷基坑變形的傳播途徑，減小基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響。常用的隔斷有：地下連續(xù)墻、水泥土攪拌樁、樹根樁、鋼板樁、注漿加固等。隔斷的距離可以根據(jù)實(shí)際情況選用，如果隔斷靠近基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)隔斷還可以作為基坑的各位帷幕，當(dāng)隔斷靠近既有線時(shí)可以作為既有線基礎(chǔ)的托換結(jié)構(gòu)。

3.5其他方面措施

除了上述措施以外，我們還可以采取提高既有線抵抗變形能力的措施，比如在基坑施工前，對(duì)既有線下方的地基預(yù)先注漿加固，提高地基的承載能力，使地基在基坑開挖時(shí)保持穩(wěn)定，不致變形過(guò)大。另外，也可以通過(guò)減少基坑開挖期間的既有線的運(yùn)輸能力，比如減少列車同時(shí)通過(guò)的列數(shù)，降低列車通過(guò)速度，減少或取消重載列車的通過(guò)等方式來(lái)減小既有線動(dòng)荷載對(duì)基坑的影響，保證基坑開挖期間的穩(wěn)定。

4小結(jié)

本文主要分析了臨近既有線基坑施工時(shí)對(duì)既有線運(yùn)行產(chǎn)生的影響，并從基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)施工、降水施工、基坑開挖、隔斷變形路徑以及提高既有線抵抗變形能力等方面提出了相應(yīng)的解決措施，來(lái)減小基坑開挖對(duì)既有線的影響，保持既有線的軌道水平，保證既有線的正常運(yùn)營(yíng)。通過(guò)上述工程措施，希望能給以后的臨近既有線基坑的施工提供一些參考意見，更好地指導(dǎo)今后的工程。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉國(guó)彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)(第二版)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.842-844.1101-1103.

[2]敖斌.基坑開挖對(duì)臨近建筑物的影響[D].合肥.合肥工業(yè)大學(xué),2007.8-12

[3]高偉君,姚燕明,蔚俊霞.列車荷載對(duì)平行換乘地鐵車站深基坑變形影響[J].巖土力,2004.25(增2):375-378.

[4]張鴻儒,侯學(xué)淵,夏明耀.深開挖對(duì)周圍設(shè)施的影響預(yù)測(cè)[J].北方交通大學(xué)學(xué)報(bào),1996,20(02):205-209.

[5]麻冬敏,王萌.深基坑變形的影響因素[J].建筑與工程,2012(05).

[6]張俊.軟土地區(qū)基坑施工變形影響因素和控制措施[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2012.31(19).

[7]丁勇春.軟土地區(qū)深基坑施工引起的變形及控制研究[D].上海交通大學(xué),2009.

作者簡(jiǎn)介：付小雁（1987-），女，助教，城市軌道交通工程專業(yè)。