贾瑞晨 甄精莲

(湖南高速铁路职业技术学院，湖南 衡阳 421001)

1 概述

我国经济的快速发展带动了城市建设进程的不断加快。经济发展和人口快速集聚使大城市不得不由原始地表空间开发转化为城市地下空间的开发。对于地下空间的开发过程中不可避免的会引起原始土层的变化，土层变化又会进一步对周边建筑物和公共设施产生影响。其中，地下空间的开发会对开发地域周边地区的地铁隧道和车站产生影响。

在目前的建设实践中，基坑工程开挖过程中由于土层结构复杂多变以及施工难度大等特点，因此在地下空间开发的过程中对周边设施的影响也具有不确定性，且对产生的影响控制方面难度较大。施工过程中对周边地铁隧道以及车站的影响程度的大小会受到多种因素的影响。首先，基坑挖掘的面积大小是产生影响大小的重要影响因素。如果基坑开挖的面积过大，对周边地铁设施和车站的影响也会加大，两者呈现正比例相关。其次，基坑的挖掘方式也在一定程度上决定了对周边环境的影响大小。如果基坑挖掘方式较为先进，则可以有效控制对周边地铁隧道以及车站的影响。最后，基坑挖掘过程中采用的机械设备、基坑本身的原始结构也会对影响的程度产生作用。目前，理论界和施工实践过程中在工程开挖以前都会对工程对周边环境的影响进行分析和论证。但是从数据层面、理论层面进行的分析又与实际施工情况有所差距，因此理论计算的数值在施工过程中会出现偏差，这种偏差需要保持在合理范围内，如果超出合理范围，就会使工程施工对周边的影响不可控，会危害基坑周边地铁隧道以及车站运营的安全性和稳定性。

2 深基坑开挖对邻近地铁隧道及车站影响实证分析

2.1 工程基本情况

该施工场所地理位置位于我国华北地区，地形为平原，土壤情况为粉砂和粉质黏土。该地下工程开发深度为地下3层，挖掘深度15 m。该施工场地与地铁运行线路上的车站距离很近，基本处于相互连接的状态。在地铁车站状况方面，车站同样为地下3层的结构，主体建筑材料为钢筋混凝土，目前相邻的地铁线路已经投入运营，因此，在该地下空间开发工程中必须考虑对该地铁线路以及沿线地铁车站的影响。

2.2 深基坑开挖后地铁隧道及车站的形变分析

2.2.1基坑地连墙形变

为了最大限度的避免该工程对周边地铁设施造成不利影响，因此产生了多种规避影响的施工方案，并最终选取了一种影响最小，可行性最高的方案进行施工。在施工过程中，随着挖掘深度的不断增加，基坑地连墙受到的影响也逐渐显现，具体表现为其形变不断加大。随着挖掘深度的继续增加，直至挖掘工作进行到坑底时，西侧最大的形变水平位移数值为29.54 mm，东侧最大的形变水平移动距离为30.81 mm。用该种方案与其他两种方案进行对比，通过分析可以得出无论哪一种施工方案其两侧水平距离位移数值均为30 mm左右。因此，运用该方案进行挖掘施工是有理论依据并符合现实条件的。

2.2.2车站水平形变

在进行理论测算过程中，工程人员为了使计算模型更加简化，将地铁沿线车站外墙与其围护设备进行合并计算。实质上就是将地铁车站的围墙实质上看作周边围护设备的其中一部分。经过测算分析，得出了随着基坑开挖进程和深度的变化对地铁沿线车站外墙形变的影响情况。在基坑开挖深度到达地下5 m时，水平形变量保持在10 mm以内。当基坑开挖深度达到10 m～15 m时，地铁车站周边的水平形变处于10 mm～14 mm之间。当基坑开挖深度达到15 m之后时，周边外墙的形变量逐渐回落，最终保持在6 mm以内。通过对以上数据的分析可以得知，当基坑挖掘工作处于前中期阶段时，对周围设备和建筑的影响逐渐加大，但是当基坑挖掘工作推进到中后期时，对周边设备和建筑的影响程度又会逐渐回落。

2.2.3隧道变形分析

1)最大形变。

在研究地下空间开发对邻近隧道线路的影响时，首先必须对隧道形变的最大形变量进行观察和分析。在地铁设备建设和维护方面，国家出台了相关技术规范对地铁轨道安全形变进行了相应的要求。在该项目建设的过程中，对周边地铁线路的形变量都做到了有效控制，将其形变控制在了可控范围内。根据相关技术要求，地铁线路的沉降形变要求为水平范围内3 mm～5 mm，沉降要求为3 mm～10 mm。通过对该工程技术方案的分析可以得知，该项目施工对地铁隧道的水平形变影响为2.98 mm，沉降位移数值为3.1 mm，上述两个技术数值都符合相关技术要求，且数值较低。

2)对称及非对称施工位移分析。

基于本工程中深基坑和地铁隧道相对位置也产生了两种深挖方式。本工程中，地铁隧道将深基坑贯穿，将其分为了东西两个部分。在施工的过程中，有两种挖掘方式，其一是对称挖掘方式；其二是非对称挖掘方式。随着地下空间挖掘工程的不断推进，对称挖掘和非对称挖掘两种施工方式会产生不同的影响和效果。具体而言，在对称挖掘的施工方式中，随着挖掘进程的不断推进，东西两侧的形变值从0.5 mm逐渐达到3.5 mm，其中工程西侧地铁线路的形变量略微大于施工范围东侧地铁线路的形变值。在非对称开挖的施工方案中，经过计算可以得知，东西两侧形变量远大于对称施工。非对称施工的方案中两侧最大形变量可达7 mm。因此，通过上述分析，可以得知在地下空间开发中深基坑施工过程中采用对称施工的方式对周边地铁线路的形变控制更为有利。

深基坑的挖掘工作会导致隧道两侧方位产生卸荷现象，但是纵向载荷情况不会发生变化，在纵深挖掘的过程中相临近的地铁隧道会导致产生水平方向向两侧拉伸，但是在纵向上却产生压缩现象。在挖掘的过程中，东侧基坑在挖掘至设计最大深度时形变到达最大程度，但是地铁隧道的西侧开挖面积相较于东侧而言较大，所以最终的形变表现为向西侧的形变。

3 基于工程施工实践得出的经验与结论

1)在对称开挖和非对称开挖的选择中，需要在数据分析的基础上做到科学合理，使形变量缩小至最低水准。经过上述工程建设实践可以看出，如果可能采取对称开挖的方式进行施工则需要尽可能的采取对称开挖的方式，如果采用非对称开挖的方式则需要通过其他方式保证对周围的影响控制在合理的范围之内。

2)在上述的工程建设的过程中，有多种建设方案，最终基于数值计算结果选取了最为合理的施工工程方案。通过对多种方案进行几个维度的对比，得出深基坑挖掘过程中采用不同的挖掘顺序对施工地区周边的地铁隧道的纵向位移以及形变程度影响不大。

3)在选择非对称施工的工程建设过程中，施工区域周边地铁隧道位移和影响往往在一侧的深基坑挖掘至最深时周边地铁设施的形变量达到最大程度。但是这种单侧的形变会逐渐随着深基坑另一侧挖掘工作的推进，另一侧的形变程度会逐渐降低。因此，在选择非对称深基坑挖掘建设时，在挖掘其中一侧时要加强对周边设施形变和影响程度进行及时监测，保证周边设施的安全和稳定性。