浅谈地铁保护区内基坑工程安全控制措施
苏汉轩
【摘? 要】保护地铁结构，可以避免或减少外部作业对其造成的不利影响，保障地铁的运营安全。论文基于相关技术规范及轨道交通法规，结合基坑工程特点，对地铁控制保护区内的基坑工程安全控制措施进行分析，并提出一些建议。
【Abstract】The protection of subway structure can avoid or reduce the adverse effects caused by external operation， and ensure the operation safety of subway. Based on the relevant technical specifications and rail transit regulations， combined with the characteristics of foundation pit engineering， this paper analyzes the safety control measures of foundation pit engineering in subway controlled and protective area， and puts forward some suggestions.
【关键词】地铁保护区;基坑支护;控制措施
【Keywords】subway protective area; foundation pit support; control measures
【中图分类号】U231+.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2020）07-0111-02
1 地铁保护区的具体规定
《城市轨道交通结构安全保护技术规范》规定，城市轨道交通沿线应设置控制保护区，设置范围应符合：①地下车站和隧道结构外边线周边外侧50m内;②地面车站和高架车站以及线路轨道外边线外侧30m内;③出入口、风亭、冷却塔、主变电所、控制中心等建筑物结构外边线以及车辆段用地范围外侧10m内。另外，国内开通地铁的城市也都相继颁布了轨道交通条例，如《西安市城市轨道交通条例》，其中第三章内容是保护区及设施保护，对保护区有详细规定。
当外部作业为基坑工程、矿山法工程、顶管工程和盾构时，应根据外部作业影响等级和结构安全控制指标确定城市轨道交通结构的安全控制标准。当外部作业影响等级为特级、一级、二级时，应对受其影响的城市轨道交通结构监测。根据监测数据，结合结构安全控制指标值，对外部作业实行过程监控。
2 基坑支护工程
常用的基坑支护结构型式有：放坡开挖、水泥土重力式挡墙、悬臂式排桩、支撑（锚）式排桩、土钉支护、钢板桩、墙式支护结构（有撑、锚）等类型。
西安市位于渭河冲积平原-关中平原的中部，主要有河流阶地、黄土梁洼、黄土台塬三个主要地貌单元。河流阶地主要分布于主城区外围，黄土梁洼主要分布于主城区，黄土台塬主要分布于主城区东南部。地层主要为黄土、粉质粘土、砂类土，局部分布有碎石类土。黄土层具有湿陷性，水位线附近地层呈软塑状态。地下水为潜水，地下水位在地面下5～30m以上，变化较大。在西安建设地铁之前，基坑工程大多为修建房屋而建，深度不大，即使建筑物带二层地下室，基坑深度也在12m之内。支护结构大多为土钉墙、单锚排桩或悬臂排桩。
3 保护区内基坑工程及保护地铁结构应采取的安全控制措施
《西安市城市轨道交通条例》規定：在保护区内进行新建、扩建、改建建筑物，从事基坑（槽）开挖、挖掘、基础施工等活动，市城市轨道交通管理机构认为建设施工活动对城市轨道交通安全有较大风险的，项目建设单位或者个人应当委托具备相应资质的第三方机构进行安全评估，并在施工前委托具备相应资质的第三方机构对受影响区域的城市轨道交通设施进行监测。
《城市轨道交通结构安全保护技术规范》规定：在城市轨道交通结构周边进行外部作业时，应制定安全可靠的作业方案和保护措施，外部作业不得影响城市轨道交通结构的正常使用功能、承载能力、耐久性和其他特殊功能。外部作业实施前，应结合城市轨道交通结构的安全保护要求，确定外部作业影响等级。
安全控制应包括：外部作业影响等级、外部作业净距控制管理指标、结构安全控制指标。例如，外部作业影响等级按照接近程度和外部作业的工程影响分区可划分为：特级、一、二、三、四级。外部作业影响等级为等级、一级时，应对城市轨道交通结构进行安全评估;二级时，宜进行安全评估。当外部作业影响等级为特级、一、二级时，应对受其影响的城市轨道交通结构进行监测，结合监测数据和安全控制标值，对外部作业进行过程监控。
外部作业净距控制管理值根据城市轨道交通结构类型和外部作业的种类分别为：工程桩≥3m;地下连续墙≥5m;锚杆、锚索土钉末端≥6m（地铁结构：地下结构、地面结构、高架结构），以上都是指外部作业与城市轨道交通结构外边线之间的水平投影净距。
3.1 地下水控制措施
①基坑工程土方开挖和基础施工中常会遇到地表和地下水大量侵入，造成地基浸泡，使地基承载力降低;或出现管涌、流砂、坑底隆起、坑外地层过度变形等现象，导致破坏边坡稳定，影响邻近建（构）筑物使用安全和工程顺利进行。因此，基坑的地下水控制，常常是基坑开挖施工和影响邻近地铁结构的重要风险源。
②保护区内的地下水作业，应采取措施避免既有结构周边地层发生流砂、管涌等渗流破坏。地下水作业前应预测水位变化对地铁结构的变形和沉降影响，应采用合适的排水、降水、截水或回灌等地下水控制技术。地下水作业过程应控制地铁结构周边地层的水位变化幅度。
③保护区内的地下水作业，应监测地铁结构周边地层的水位变化。对影响等级为特级、一级的外部作业，其地下水作业空间宜形成封闭的截水系统。
3.2 基坑施工安全控制措施
①基坑土方应采用分层有序挖土、严格按设计要求进行，不得超挖。基坑周边堆载不得超过设计规定。土方开挖完成后应立即施工垫层以及后续主体结构，对基坑进行封闭，防止水浸和暴露。基坑边界周围地面应设排水沟，且应避免漏水、渗水致使水进入坑内，当地面有裂缝出现时，必须及时用水泥砂浆封堵。放坡开挖时，应对坡顶、坡面、坡脚采取降排水措施。
②支撑结构的施工与拆除顺序，应与支护结构的设计工况相一致，必须遵循先撑后挖的原则。基坑开挖过程中，应采取措施防止碰撞支护结构、工程桩或扰动基底原状土。
③开挖深度大于等于5m或开挖深度小于5m但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程，以及其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测。
基坑开挖应根据设计要求进行监测，按规范需要监测邻近地鐵结构时，应该实施动态测量数据联动和信息化施工。当监测数据达到报警值、监测数据变化较大或者速率加快等，应提高监测频率，更应该引起地铁保护部门的重视。例如，沁水广场项目监测期间累计上拱量最大断面：对上行线K28+547断面全过程监测期间监测数据随施工进展变形情况进行分析，绘制该断面道床、拱顶时间-沉降量及位移、收敛时间-变形量曲线图（见图1）。从道床、拱顶时间-沉降量曲线图可以看出地铁隧道结构对外部施工进展带来的影响反应灵敏、一致，监测数据出现异常时能够在第一时间对下一步需要采取的措施以及后续施工组织安排的优化进行指导和建议。
④发生异常情况时，应立即停止挖土，例如，监测数据达到监测值的累计值、基坑支护结构或周边土体的位移值突然明显增大或基坑出现流沙、管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏等，应立即查清原因和采取措施。
案例参考：通过对西安地铁一号线保护区内的沁水广场项目、华润万象项目、创新国际名城项目等一批深大基坑项目的现场监护和第三方地铁隧道监测资料，可以得出以上安全控制措施在程序上和控制指标上是可行的。
4 结语
通过对保护区内基坑工程及保护地铁结构应采取的安全控制措施的介绍，并结合地铁保护区内基坑项目的地下水控制、施工安全控制等措施的实施，可以有效控制保护区内基坑工程的风险，保证地铁设施和运营的安全。
