1、 0 第一部分第一部分 基坑支护设计方案说明基坑支护设计方案说明 目目 录录 一、工程概况.1 1.1项目概况.1 1.2周边环境条件.1 1.3场地原地下构筑物及基坑围护.2 1.4工程地质条件.2 1.5地铁车站及隧道基础资料.4 1.6邻地铁商业处基坑施工顺序.4 二、围护设计方案介绍.5 2.1基坑工程特点及初步分析.5 2.2顺作法两墙合一方案.5 2.3地下水处理方案.10 2.4围护设计过程及专家意见落实情况.10 三、地铁区间隧道控制变形标准研究.11 3.1全国不同城市保护标准.11 3.2杭州地铁已建区间隧道变形控制标准.12 四、类似工程调研.13 4.1其它地区的紧邻地2、铁开挖基坑的案例统计.13 4.2杭州地区的紧邻地铁开挖基坑的案例.17 五、本工程针对地铁的保护措施.20 5.1加大围护结构刚度.20 5.2地墙槽壁加固及隔离桩.20 5.3改良被动区土体.21 5.4止、降水措施.21 5.5施工要求.21 六、基坑围护剖面理正计算结果.22 6.1计算软件说明及计算内容.22 6.2计算结果.22 七、基坑开挖对地铁的平面有限元分析.28 7.1 计算概况.28 7.2 有限元模型.28 7.3 分步计算过程.29 7.4 计算结果汇总.38 7.5 小结.39 八、基坑开挖对地铁影响的三维有限元数值分析.40 8.1数值分析MIDAS GTS NX3、程序.40 8.2数值计算分析.40 8.3小节.59 九、基坑工程现场监测.60 9.1基坑监测内容.60 9.2地铁监测内容.61 十、结论与建议.61 10.1结论.61 10.2建议.61 第二部分第二部分 附图附图 第三部分第三部分 附件附件 1 第一部分第一部分 基坑基坑支护设计方案支护设计方案说明说明 一、一、工程概况工程概况 1.1 项目项目概况概况 本项目位于杭州市江干区庆春广场地下，南临庆春东路、西临景昙路、东临广场二号路、北临庆春银泰。现状场地下为地下一层车库。本工程总建筑面积约约 88000m2，设地下三层，地下一层建筑面积约 29000m2，地下二层建筑面积约26004、0m2，地下三层建筑面积约 26000m2。工程桩采用钻孔灌注桩，结构形式为梁板框架结构。本工程0.000 为 1985 国家高程 5.15m。原始自然地坪绝对标高约 6.45m，则自然地坪相对标高约+1.30m，根据相关结构设计资料，地下室底板面标高-17.20m，底板底标高为-18.40m（底板厚 1000mm，垫层按 200mm 考虑），周边承台底标高为-18.90，则地下室大面积开挖深度为 20.20m，电梯井坑中坑高差暂定为 2.50m。1.2 周边环境条件周边环境条件 基坑东侧为已建广场二号路，基坑边线距离该侧用地红线约 4.0m，用地红线以东为机场大厦，本工程与机场大厦设 1 个5、连接通道（通道在地下一层连接），基坑边线距离机场大厦地下室约 22.18m。照片照片 1-1 基坑东侧环境情况基坑东侧环境情况 基坑南侧为庆春东路，庆春东路下为已建地铁新塘路车站（地下两层，深度约 17m）和待建地铁商业（地下一层、深度约 9m）。基坑边线距离该侧用地红线约 10.7 m，距离地铁车站边最近处约 10.4m，与待建地铁商业结构外墙紧贴。照片照片 1-2 基坑南侧基坑南侧环境情况环境情况 基坑西侧为已建景昙路，基坑边线距离该侧用地红线约 4.3m，用地红线以西为西子百大，本工程与西子百大设一个连接通道（分别在地下一、二层相连），基坑边线距离西子百大地下室约 27.6m。照片照片 6、1-3 基坑西侧环境现状基坑西侧环境现状 基坑北侧为庆春银泰，基坑边线距离该侧用地红线约 4.2m，用地红线以北为地面停车场地和汽车通道，本工程与庆春银泰设一个连接通道（在地下一层和地下二层均相连），本工程西北角地下一层局部与庆春银泰地下室紧贴。2 照片照片 1-4 基坑北侧环境现状基坑北侧环境现状 施工前，应对周边环境进行复核，如与本设计有出入应及时通知设计予以调整。1.3 场地原地下构场地原地下构筑筑物及基坑围护物及基坑围护 现状场地下为地下一层车库，地下室深度约 6m，工程桩为钻孔灌注桩，桩径600 和900，桩长约 1633m；原围护结构采用土钉墙支护，土钉长度约79m。北侧原地下室围7、护边线距离新建地下室外墙线约 0.67m；西侧原地下室围护边线距离新建地下室外墙线约 6.41m；南侧原地下室围护边线距离新建地下室外墙线约 2.15m；东侧原地下室围护边线距离新建地下室外墙线约 13.55m。工程桩和围护结构施工前应做好原工程桩和土钉墙障碍物等清障工作。图图 1-1 原地下室基坑围护剖面原地下室基坑围护剖面 图图 1-2 原地下室与原地下室与新建新建地下室平面地下室平面位置位置示意图示意图 1.4 工程地质条件工程地质条件 1 1.4 4.1.1 场地地层情况场地地层情况 目前本工程勘察工作尚未开始，根据基坑南侧新塘路站 Z3-Z14-18 号孔勘察资料、主要地层情况如下：8、1杂填土：黄灰色，湿，松散，含较多块石、砖块及砼块等建筑垃圾，块径分布不等，最大超过 30cm。以粘质粉土充填。2素填土：灰色，湿，松散，含氧化铁，少量砖瓦碎屑、植物根茎。粘质粉土性。2砂质粉土：灰色，湿，稍密，含少量氧化铁及云母屑。摇震反应迅速，切面粗糙，无光泽反应，干强度低，韧性低。2夹粘质粉土：灰色，湿，松散稍密，含少量氧化铁及云母屑。摇震反应中等，切面较粗糙，无光泽反应，干强度低，韧性低。3 3砂质粉土：灰色，湿，稍密中密，含少量氧化铁及云母屑。摇震反应迅速，切面粗糙，无光泽反应，干强度低，韧性低。52粉砂夹砂质粉土：灰色，湿，稍密，含少量氧化铁及云母屑。局部砂质粉土含量较多。52夹粘9、质粉土：灰色，湿，松散稍密，含少量氧化铁及云母屑。摇震反应中等，切面较粗糙，无光泽反应，干强度低，韧性低。62粉砂夹砂质粉土：绿灰色，湿，稍密中密，含少量氧化铁及云母屑，局部夹砂质粉土薄层。71砂质粉土：灰色，湿，稍密，含少量氧化铁及云母屑。摇震反应迅速，切面较粗糙，无光泽反应，干强度低，韧性低。1淤泥质粉质粘土：灰色，饱和，流塑，含有机质，少量腐植物及云母屑，夹粉土薄层，层理清晰，具高灵敏度。无摇震反应，切面较光滑，光泽反应强，干强度中等，韧性中等。2淤泥质粘土：灰色，饱和，流塑，含有机质，少量腐植物及云母屑，夹粉土薄层，层理清晰，具高灵敏度。无摇震反应，切面较光滑，光泽反应强，干强度中等，10、韧性中等。2粘土：灰黄色，饱和，可塑，夹薄层粉土。无摇振反应，切面较光滑，干强度高，韧性中等。1粉质粘土：灰色，饱和，软塑，含有机质，少量腐植物及云母屑，层理清晰。无摇震反应，切面较光滑，光泽反应强，干强度高，韧性中等。1粉质粘土，呈褐黄色、灰黄色、灰绿色等，饱和，可塑，夹少量粉细砂薄层。无摇振反应，切面较光滑，干强度高，韧性中等。1粉质粘土，浅灰褐色，饱和，软塑可塑，含少量氧化铁，局部夹粉土薄层。无摇振反应，切面略光滑，干强度中等，韧性中等。粉质粘土，呈褐黄色、灰黄色，饱和，可塑，夹少量粉细砂薄层。无摇振反应，切面较光滑，干强度高，韧性中等。1粉细砂：浅灰绿色，很湿，中密，含云母、腐植物及贝11、壳屑，局部夹少量粉质粘土夹层。4圆砾，杂色，很湿，中密密实，卵石含量约2030%，直径约26cm；圆砾含量约 3040%，直径约 220mm，卵砾石成分以砂岩为主，亚圆形；砂以中粗砂为主，并夹少量粘性土。进尺每米约 1520 分钟左右。表表 1 1-1 1 场地地层物理力学参数表场地地层物理力学参数表 土 层编号 岩土名称 湿重度 抗剪强度指标 渗透系数（10-6cm/s）（kN/m3）凝聚力（kPa）内摩擦角（度）水平渗透系数 竖向渗透系数 杂填土 18.0 10 12.0 100.0 100.0 素填土 19.0 8.0 13.0 50.0 10.0 2 砂质粉土 19.0 4.0 29.12、0 48.0 38.0 2 夹 粘质粉土 18.0 5.0 24.0 10.0 15.0 3 砂质粉土 19.3 6.5 30.0 59.0 50.0 52 粉砂夹砂质粉土 19.6 7.5 32.5 525.0 310.0 62 粉砂夹砂质粉土 19.3 6.5 34.0 610.0 500.0 71 砂质粉土 19.2 5.0 28.0 62.0 40.0 2 淤泥质粘土 17.5 15.5 12.5 0.5 0.1 2 粘土 19.0 33.0 17.5 1 粉质粘土 18.6 25.0 17.0 1 粉质粘土 20.1 23.5 21.0 1 粉细砂 19.5 6.5 33.0 4 圆13、砾(20.0)（0）（45）注：本表为地铁新塘路站参数。1 1.4 4.2 2 场地地下水情况场地地下水情况 根据南侧地铁站勘察资料，本场地赋存两层地下水，即浅部孔隙潜水以及深层承压水。孔隙潜水主要赋存于上部填土层及、粉土、砂土层中。勘探期间测得地下潜水水位埋深在 1.503.70m，相当于 85 国家高程 0.814.76m。受填土层性质变化大影响。潜水年自然变幅约 13m，当受工程影响时，水位变幅可大于10m。4 承压水主要分布于深部的粉细砂层和圆砾层中，水量较丰富，隔水层为其上覆的淤泥质土和粘性土层，承压水水位高程（1985 国家高程）一般在-0.6-3.8米波动。1.5 地铁车站及隧道14、基础资料地铁车站及隧道基础资料 本工程南侧庆春东路下方为杭州地铁二号线车站主体结构（基坑东南角为主体结构与隧道接口）和车站附属商业，目前车站主体结构和隧道结构已经施工完成，地铁附属商业计划先于本工程实施。车站为地下二层，距离本工程结构外墙线约 12.5m，车站主体结构顶面绝对标高为 3.55m，中板绝对标高为-2.00m，底板面绝对标高为-8.99-10.80，底板底绝对标高为-9.89-11.80m。车站主体结构埋深约 1618m，车站采用地下连续墙“二墙合一”围护，地下连续墙墙底在底板底以下约 18m。地铁商业为地下一层，与本工程结构外墙紧贴，地铁商业结构顶面绝对标高为 3.55m，底板面15、绝对标高为-2.00m，底板底绝对标高为-2.90，地铁商业结构埋深约 9.2m，据铁二院围护图纸，地铁商业考虑采用 SMW 工法桩结合一道钢筋砼支撑和二道钢管支撑方案。基坑东南角为车站与隧道接口，隧道中心设计绝对标高为-6.024m，设计隧道顶绝对标高约-2.924m，设计隧道底绝对标高约 9.124m，直径 6.2m，壁厚350mm。基坑距离隧道结构外边线外侧最近处约 11.5m。图图 1-3 地铁与基坑平面位置相对关系地铁与基坑平面位置相对关系 图图 1-4 地铁与基坑剖面位置相对关系地铁与基坑剖面位置相对关系 1.6 邻地铁商业处基坑施工顺序邻地铁商业处基坑施工顺序 目前 15 号地块16、处在建筑结构方案报批阶段，基坑南侧地铁车站已建，已建地铁车站和本工程地下室之间为待建地铁商业，根据建设计划安排，地铁商业先于本工程实施。需考虑相邻地块交叉施工影响和围护墙用问题。两相邻地块共用围护墙方案，可大大节约工程造价、增加地下室建筑面积。地铁商业先做，与常规的先深后浅的施工顺序冲突，后期本工程基坑开挖时，支撑的传力可能对地铁商业甚至地铁车站造成不利影响。若地铁先做需考虑采用一定的结构措施增加地铁商业的整体刚度，抵抗本基坑支撑传力引起的问题。建议采取增加地铁商业顶板和底板厚度、底板下设置抗拔桩、地铁商业基坑顶部支撑不拆除等措施严格控制基坑开挖对地铁的不利影响。5 二二、围护、围护设计方案设17、计方案介绍介绍 2.1 基坑基坑工程特点工程特点及初步分析及初步分析 根据建筑基坑支护技术规程（浙江省标准 DB33/T1096-2014），本基坑工程属于一级基坑，基坑工程安全等级的重要性系数0取 1.1。本工程基坑具有以下特点：1、本基坑工程开挖面积较大，周长约 670 米，开挖面积约 26000 平方米；基坑大面积开挖深度约 20.2 米。2、基坑周边环境复杂，基坑南侧为已建地铁二号线庆春路站，基坑东、西、北侧为已建道路和建筑；需考虑基坑变形控制，减小基坑开挖对周边环境的影响，尤其要确保南侧地铁车站及盾构隧道的安全。3、根据地铁车站勘察报告，本工程基坑开挖影响范围内土质依次为：上部为填土18、，土性较差，厚度普遍约 2 米；以下为粉土层，厚度约 17.0 米，含水丰富且渗透性强；再以下为薄层淤泥质粘土，土性较差，厚度约 3.0 米；淤泥质粘土以下为粘性土，土性较好，厚度约 16.0 米；粘性土层以下为承压含水层，为粉细砂或圆砾层，厚约 23 米，该层土承压水头高、渗透系数大且水量丰富；圆砾层以下为基岩。4、本工程场地地下水分布复杂，主要赋存有两层地下水，即浅部孔隙潜水以及深层承压水。浅部孔隙潜水厚度约 17m，含水丰富且渗透性强，易产生管涌、流砂等现象。承压水水头较高且水量丰富，基坑开挖至坑底后易产生坑底突涌。基坑设计时对上述两层地下水均需考虑并采取针对性措施。5、本工程与周边地下19、室设有连接通道。根据以上本工程特点，我院考虑本工程采用地下连续墙两墙合一顺作法方案。2.2 顺顺作作法两墙合一方案法两墙合一方案 顺作法两墙合一方案：基坑周边设置 1.0m 和 1.2m 米厚“两墙合一”地下连续墙围护结构，坑内架设四道临时水平钢筋混凝土支撑系统，开挖至坑底以后，从下向上依次施工地下室各层结构并拆除支撑。2.2.12.2.1 围护结构围护结构 常规开挖区域（1-1 剖面），基坑开挖深度 20.20m，设计 1000 厚地下连续墙做为围护结构，兼做地下室外墙，即两墙合一，墙底埋深 42.40m。邻近地铁区域（2-2 剖面），基坑开挖深度 20.20m，设计 1200 厚地下连续墙20、做为围护结构，兼做地下室外墙，即两墙合一，墙底埋深 42.40m，坑底设置高压旋喷桩被动区加固。（1）地下连续墙止水：地下连续墙本身采用抗渗等级较高的混凝土浇筑，在地下连续墙两侧采用850600 三轴水泥土搅拌桩加固可以有效的避免接头位置出现渗漏水的现象；地下连续墙与底板的连接位置通过预留焊接止水钢板的角钢和基础底板施工时设置膨胀橡胶止水带等措施有效的控制地下水的渗漏。地下连续墙墙底注浆：地下连续墙底需进行墙底注浆加固，每幅地下连续墙绑扎钢筋笼时均应预埋两根注浆管，地下连续墙的墙身混凝土浇筑完毕并完成初凝以后，通过低压慢速的渗透注浆，对槽底沉渣进行充填处理，提高地下连续墙的墙身竖向承载力，减少21、与主体结构间的不均匀沉降。（2）地下连续墙的槽段接头：本工程拟采用十字钢板接头或工字形型钢接头。十字钢板接头是地下连续墙工程中最常用的刚性接头形式，是以开孔钢板作为相邻槽段间的连接构件，开孔钢板与两侧槽段混凝土形成嵌固咬合作用，可承受地下连续墙垂直接缝上的剪力，并使相邻地下连续墙槽段形式整体共同承担上部结构的竖向荷载，协调槽段的不均匀沉降，同时穿孔钢板接头亦具备较好的止水性能。十字钢板接头如下图 2-1 所示。该刚性接头在地下连续墙设计中应用最6 为广泛，工艺较为成熟。工字形型钢接头的拼接钢板与先行槽段钢筋焊接，后续槽段可设置接头钢筋深入到接头的拼接钢板区。该接头不存在无筋区，形成的地下连续墙22、整体性好。先后浇筑的混凝土之间由钢板隔开，加长了地下水渗透的绕流路径，止水性能良好。工字形型钢接头的施工避免了常规槽段接头施工中锁口管或接头箱拔除的过程，大大降低了施工难度，提高了施工效率。工字形型钢板接头如下图 2-2 所示。（3）地下连续墙结构接头：采用地墙内预留钢筋接驳器和预埋钢筋的方法与地下各层楼板连接。（4）地下连续墙的墙面施工质量与后浇筑的结构墙体存在较大差距，因此建议主体结构设计在下连续墙内侧拟设内衬墙，可同时改善内立面和防潮作用。图图 2 2-1 1 地连墙十字钢板接头地连墙十字钢板接头 图图 2 2-2 2 地连墙工字形型钢接头地连墙工字形型钢接头 图图 2-3 地连墙两墙合23、一顺作法典型地连墙两墙合一顺作法典型 1-1 剖面图剖面图 7 图图 2-4 地连墙两墙合一顺作法典型地连墙两墙合一顺作法典型 2-2 剖面图剖面图 2.2.22.2.2 水水平支撑体系平支撑体系 根据基坑的形状及开挖深度，该支撑体系以对撑+角撑为主，辅以边桁架的形式，竖向设置四道钢筋砼内支撑，详见支撑平面布置图。第一道钢筋混凝土支撑顶面标高为 1.300（1.600），截面为 800900，第一道钢筋混凝土围檩截面为 8001200，第一道支撑上设置大量支撑板带，加大内支撑刚度、解决施工场地和运土通道问题。第二道钢筋混凝土支撑顶面标高为-3.800，截面为 1000900，第二道钢筋混凝土围24、檩截面为 10001200，局部支撑上浇筑钢筋砼板加强支撑刚度。第三道钢筋混凝土支撑顶面标高为-9.100，截面为 10001000，第三道钢筋混凝土围檩截面为 10001200，局部支撑上浇筑钢筋砼板加强支撑刚度。第四道钢筋混凝土支撑顶面标高为-14.400，截面为 10001100，第四道钢筋混凝土围檩截面为 10001200。图图 2-5 第一道支撑平面布置图第一道支撑平面布置图 2.2.32.2.3 立柱桩立柱桩 支撑立柱坑底以上采用型钢格构柱（416016），截面为 540540；坑底8 以下设置立柱桩，立柱桩采用 900 钻孔灌注桩。立柱桩在施工图阶段应尽量利用工程桩。型钢格构立柱25、在穿越底板的范围内需设置止水片。2 2.2.4.2.4 栈桥及土方开挖方式栈桥及土方开挖方式 首先，根据杭州地区多年的深大基坑围护设计经验，此类深大基坑通常需要在基坑内设置钢筋混凝土栈桥，根据目前的场地情况，基坑景昙路侧和广场二号路侧均有大门可供土方车出入，栈桥的布置应结合大门的位置进行设置，方便各种施工机械、土方车辆、混凝土泵车等的进出。第一道支撑上设置钢筋砼水平栈桥，可以利用长臂挖机挖土；基坑西侧设置栈桥下到第二道支撑位置，利用栈桥与土坡道相结合的方式开挖土方，加快施工进度。根据基坑开挖的时空效应原理，随着土方开挖施工进度的加快与地下室结构施工的便利性增加，可以减少基坑侧壁及底部土体无支撑26、暴露时间，进而减少围护体和周边地层的变形与位移，保护周围环境安全。根据类似工程的设计经验，此类基坑一般不会采用整个场地同时施工方案，通常会根据结构后浇带位置及支撑布置形式采用分块施工。分块施工的优点是，根据场地条件，将大基坑划为若干个小基坑分别施工，充分利用基坑土方开挖的空间效应（相当于利用未挖除土体作为围护结构的支撑体），减小深大基坑开挖过程中围护体和周边地层的位移和变形，确保周边环境的安全，增加基坑工程施工的安全度。此外，在合理分块、合理安排施工进度的前提下，充分利用交叉施工、合理分配资源，加快施工进度、缩短工期，并提高施工的安全性与可靠性。图图 2-6 土方开挖分层示意图土方开挖分层示意27、图 图图 2-7 第一皮土方开挖方式第一皮土方开挖方式 9 图图 2-8 第二皮土方开挖方式第二皮土方开挖方式 图图 2 2-9 9 第三皮土方开挖方式第三皮土方开挖方式 图图 2-10 第四皮土方开挖方式第四皮土方开挖方式 2.2.2.2.5 5 施工场地问题施工场地问题 场地北侧用地红线和围护结构间有一块约 16035m 的空地，可作为临设及施工用地；一道支撑上浇筑钢筋砼板作为材料堆场及加工厂用地，弥补周边施工场地狭窄的不足。图图 2-11 顺作法施工场地示意图顺作法施工场地示意图 10 2.3 地下水处理方案地下水处理方案 2 2.3.13.1 潜水处理方案潜水处理方案 孔隙潜水主要赋存28、于上部填土层及、粉土、砂土层中。该粉砂土层底深度约为地表下 19m 左右，浅于本工程基坑深度。本工程围护桩墙拟采用地下连续墙，能将该含水层完全隔断。由于该层土含水丰富且渗透性强，对围护结构的压力较大，为此在坑外一般区域布置一定数量的简易深井进行控制性降水以减小坑内外水头差，减小水压力，坑外降水深度控制在地面下 7m 左右；临近地铁一侧坑外不设管井降水，止水帷幕加强为两排三轴搅拌桩。坑内布置一定数量的简易深井疏干地下水，为土方开挖创造干燥的作业环境。2.2.3.2 3.2 承压水处理方案承压水处理方案 深部承压水主要赋存于1、4层粉细砂以及圆砾层中。根据本工程南侧地铁庆春路站勘察资料，该区域承压29、水水位高程（1985 国家高程）一般在-0.6-3.8米波动。在开挖基坑过程中当基坑底部隔水层的厚度减到一定程度时，承压水的水头压力会冲破基坑底板，形成突涌现象。因此，当基坑底部与承压含水层相距较近时，应按要求进行坑底土体抗承压水稳定性验算。根据 建筑基坑支护技术规程（浙江省标准 DB33/T1096-2014），坑底土体抗承压水稳定性验算按下式：D/hwwkw （公式）kW抗承压水稳定安全系数（不小于 1.1）承压含水层顶面至坑底土层的天然的重度（kN/m3）；对于成层土取按土层厚度加权的平均天然重度；hw承压含水层的压力水头（m）；w水的重度，取 10kN/m3。本工程地下车库区域挖深约 30、20.20m，电梯井底挖深约为 22.70m，承压水头高程按-1.5m 考虑。表表 2 2-1 1 基坑突涌验算一览表基坑突涌验算一览表 地段 D(m)hw(m)安全系数 突涌判断 依据公式 地下车库 18.20 30.5 1.13 突涌可能性小 省标（13.5.2-1）电梯井底 16.20 30.5 1.00 突涌可能性大 省标（13.5.2-1）电梯井底（封底）16.20 30.5 1.09 突涌可能性一般 省标（13.5.2-2）综合上述分析，本工程大面积开挖至坑底发生突涌现象的可能性小，局部开挖至电梯井底可能发生突涌现象。若采用完全隔断承压水的措施，地连墙深度需达到 60m 以上，每延31、米基坑围护墙需增加造价约 2 万，完全隔断承压水需增加造价约 1340 万，代价较高，且深厚的圆砾层中成槽较困难，施工难度大、隔断效果很难保证。由于本工程坑底以下粘性土层总体呈硬可塑状，性质较好；另外根据本区域类似工程工程开挖情况，未出现过承压水突涌现象。根据以上分析，设计暂不考虑采取隔断或降低承压水头的措施；但对电梯井等局部区域采取高压旋喷桩封底加固措施，经初步估算，电梯井采用高压旋喷桩封底加固后，发生承压水突涌的可能性一般，待详细勘察报告提供后，设计将对电梯井范围承压水突涌问题进一步核算，必要时在电梯井区域增设降压井降低承压水位。在下一步工作中，应首先对本工程区域进行详细的基坑工程水文地质32、勘察，在地下室方案明确后尽快进行专项抽水试验，探明承压水水头标高、水头变化情况、水源补给情况及相关的水文地质参数（如渗透系数等），特别是抽取承压水引起的地面沉降与环境影响。2.4 围护设计过程及专家意见落实情况围护设计过程及专家意见落实情况 2.2.4 4.1 1 围护设计过程围护设计过程 目前建筑、结构均处在初步方案阶段，本工程勘察工作将要开展，根据收集的建筑、结构初步图纸、临近工程勘察资料，前期我院主要在基坑围护方案选型方面做了大量的工作，对地下连续墙两墙合一“顺作法”和“逆作法”做了深入的分析比较工作。建设方于 2014 年 9 月 25 日组织召开了本基坑工程支护方案选型专家论证会，我33、院根据本次专家意见修改方案并重新提交有关专家审查，建设11 方于 2014 年 10 月 24 日提供二次专家意见，我院根据前两次专家意见优化完善了基坑围护方案。综合专家意见、建设方意见和分析比较结果，逆作法存在造价高、工期长、施工难度大、安全性低等问题，本工程决定采用地下连续墙两墙合地下连续墙两墙合一顺作法方案一顺作法方案。本工程围护方案于 14 年 12 月 10 日通过了杭州市土木建筑学会组织的专家论证会议。因本工程基坑距离已建地铁车站（东南角为盾构隧道）和待建地铁商业很近，地铁商业基坑施工与本工程基坑施工相互影响较大，应建设方要求，我院在论证稿基础上根据专家论证意见进一步优化完善，报地34、铁管理部门审查。2.2.4 4.2 2 专家论证意见落实情况专家论证意见落实情况 表表 2-2 14 年年 12 月月 10 日专家论证意见及回复日专家论证意见及回复 序号 深基坑专家论证意见书 专家论证意见回复 1 本基坑大面积开挖深度 20.2m，地下通道开挖深度 9.715.4m。地基以粉土为主，夹有薄层淤泥质土。基坑东西二侧为已建道路，南侧为在建地铁车站。北侧为庆春银泰。设计单位采用地连墙“二墙合一”结合四道钢筋砼内撑（大基坑）。排桩墙结合 12 道钢筋砼支撑（通道），自流深井降水的围护体系，总体设计思路可行。专家本工程基坑围护方案设计思路表示认可。2 细化总图，复核周边地下管线。补充35、南侧地铁附属设施的具体情况。基础形式及其与本基坑施工的先后顺序，进一步调查周边建筑的地下室情况及原有围护形式。细化了总图，复核了周边地下管线，补充了南侧地铁附属设施的具体情况，与本基坑施工的先后顺序，进一步调查了周边建筑的地下室情况及原有围护形式。3 补充地质勘察资料并复核围护结构内力及变形。设计待详细勘察资料提供后再重新复核围护结构。4 复核地铁车站的允许变形以及基坑开挖对东南角隧道的影响。复核了地铁车站的允许变形以及基坑开挖对东南角隧道的影响。5 优化连接通道支护方案，可与暗挖、盖挖方案作进一步对比分析。细化了连接通道支护方案；与暗挖或者盖挖方案作进一步对比分析，通道基坑调整为盖挖方案。636、 复核电梯井深坑抗突涌稳定，完善承压水控制措施。根据详勘资料复核电梯井深坑抗突涌稳定性验算，完善了承压水控制措施。7 第二、三、四道支撑宜局部增设板带，明确栈桥施工荷载控制值。第二、三道支撑对撑和角撑外榀增加钢筋砼板带，明确了栈桥施工荷载控制值。8 明确高压旋喷桩打设时间，建议开挖至第二道支撑底标高再施工。明确了坑内高压旋喷桩打设时间，开挖至第二道支撑底标高再施工。9 支撑箍筋应加强，优化地连墙厚度及立柱角钢规格。支撑箍筋进行了加强，优化了地连墙厚度（非邻近地铁位置地墙厚度整体调整为1.0m。）及立柱角钢规格（统一调整为 16016）。10 基坑平面尺寸大，细化土方开挖要求，应分块尽早形成支撑37、。细化了土方开挖要求，总说明中强调分块施工并尽早形成支撑。11 复核第二道支撑对南侧已建地块商业区域的影响。复核了第二道支撑对南侧已建地铁商业区域的影响（复核剪力墙厚度、配筋等，建议对商业区域结构采取加强措施）。12 优化支撑平面布置及深井布置。优化了支撑平面布置和深井布置。南侧备用管井取消，止水帷幕加强为两排。三三、地铁区间隧道控制变形标准研究地铁区间隧道控制变形标准研究 3.1 全国不同城市保护标准全国不同城市保护标准 为保证地铁隧道结构的安全，对地铁隧道的变形要求极为严格，其容许变形量与隧道的直径、管片结构及连接方式等密切相关。在已建和运营中的地铁隧道，隧道结构位移可能产生轨道偏差从而影38、响线路平顺性，严重时将影响列车的运行安全，隧道容许变形量往往要求更严格。目前关于地铁隧道结构容许变形量研究较少，国内不同城市结合当地的建设工程经验给出了不同的标准。1、上海标准 上海标准是目前最成熟的技术标准。上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定给出了如下的地铁保护技术标准，可作为确定隧道的容许变量的参考：（1）、地铁结构设施绝对沉降量及水平位移20mm（包括各种加载和卸载的最终位移量）。（2）、隧道变形相对曲率1/2500。（3）、地铁隧道变形曲率半径 R15000 米。（4）、由于打桩振动、爆炸产生的震动对隧道引起的峰值强度2.5cm/s。2、广州标准 刘庭金根据广州地区地铁建设39、经验，提出了盾构隧道变形控制标准建议值：12 （1）、盾构隧道变形：采用-16mm 作为沉降行动值，-20mm 作为沉降控制值；采用15mm 作为水平方向位移行动值，20mm 作为水平方向位移控制值。（2）、盾构中心变形：采用-15mm 作为沉降行动值，-20mm 作为沉降控制值；采用10mm 作为侧移行动值，15mm 作为侧移控制值。（3）、盾构隧道收敛：采用15mm 作为收敛行动值，20mm 作为收敛控制值。（4）、盾构隧道变形曲率：建议采用螺栓弹性极限应力状态即管片环缝张开增量 1.36mm 所对应的曲率半径 5000m 作为行动值；建议采用螺栓弹性极限应力状态即管片环缝张开增量 2.040、0mm 所对应的曲率半径 3000m 作为控制值。3、北京标准 北京地铁线路维修规则 规定整体道床线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值须满足下表的限定值。表表 3 3-1 1 整体道床线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值（北京）整体道床线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值（北京）项目 综合维修（mm）经常保养（mm）正线 其他线 正线 其他线 轨距+4、-2+5、-2+6、-3+7、-3 水平 4 5 6 8 高低 4 5 6 8 轨向（直线）4 5 6 8 三角坑 缓和曲线 4 5 6 8 直线和圆曲线 4 5 6 8 4、杭州标准 针对杭州地质条件、杭州地铁结构特点、列车性能及运行条件，参照了国41、内外软土地区地铁保护技术标准的相关资料，制定一套适合杭州地铁实际情况的地铁保护技术标准，量化地提出了施工引起地铁隧道变形的控制值，并以此标准来保护地铁安全、指导设计施工。（1）、地铁运营线路轨道静态尺寸容许偏差管理值 对于轨距 1435mm、行车速度 12Okm/h 及以下的线路，线路作业验收值：1）、两轨道横向高差4mm；2）、轨距（6mm，2mm）；3）、水平及水平三角坑高低差4mm/10m。但由于现场施工的复杂性、监测误差以及其它因素，一般取以上述指标的 50作为现场监护时的控制指标。（2）、地铁结构保护技术标准 由于深基坑高楼桩基、降水、堆载等各种卸载和加载的建筑活动对地铁工程设施的综42、合影响限度，必须符合以下标准，监护单位按以下标准对隧道进行监测工作：1）、地铁工程（外边线）两侧的邻近 3m 范围内不能进行任何工程；2）、地铁结构设施绝对沉降量及水平位移量20mm（包括各种加载和卸载的最终位移量），隧道回弹变形不超过 15mm；3）、隧道变形曲线的曲率半径 R15000m，地铁车站结构变形曲率半径50000m。4）、相对变形曲率1/2500；5）、由于建筑物垂直荷载（包括基础地下室）及降水、注浆等施工因素而引起的地铁隧道外壁附加荷载20kPa；6）、由于打桩振动、爆炸产生的震动隧道引起的峰值速度2.5cm/s。3.2 杭州地铁已建区间隧道变形控制杭州地铁已建区间隧道变形控制43、标准标准 上述各个地方标准中只有上海标准纳入正式规程中。上海、广州的标准和杭州地铁集团的控制要求都列出了隧道结构变位的控制标准值。结构变位的控制标准值既考虑了地铁结构变形引起内力改变和隧道结构安全，还考虑了轨道扣件的调整量及接触网的可调整量。北京和深圳的标准只是规定了轨道的几何尺寸容许偏差，没有直接列出隧道结构变位的容许值。若基坑开挖引起隧道结构的整体变13 位，将直接导尊轨向和高低出现偏差，而对其他几何尺寸影响甚微。若以北京地铁线路维修规则 所列出的轨向和高低分别作为地铁结构的水平位移和沉降控制标准，则基坑开挖引起区间隧道结构的水平位移和沉降值均应控制在 4mm 以内。综上所述，国内各城市对44、地铁隧道的变形均提出了严格的控制要求。隧道结构满足变形控制要求的条件下，通过调整轨道扣件，可使列车满足安全运营要求。本基坑工程紧邻的 2 号线地铁盾构隧道已经施工完成，确保盾构隧道安全是本基坑关键点之一。为保证今后地铁列车的安全顺利运行，从结构受力、线路运营、结构排水等各个方面对已建地铁车站、区间隧道结构的沉降和水平位移提出具体的控制指标。结合杭州地铁 1 号线隧道保护经验，对地铁盾构隧道在各个不同阶段提出如下的变形控制标准。表表 3-2 杭州地铁已建区间隧道变形控制标准杭州地铁已建区间隧道变形控制标准 阶段 竖向沉降 水平位移 铺轨前 20mm 20mm 铺轨后、试运行前铺轨后、试运行前 145、0mm 5mm 试运行后 5mm 5mm 考虑到已建地铁 2 号线区间的实际情况，根据杭州地铁已建区间隧道变形控制标准，基坑开挖过程中要求已建盾构区间的隧道水平收敛、竖向沉降的控制值为 10mm，隧道的整体水平位移的控制值为 5mm。本围护设计以此变形控制要求作为地铁隧道变形标准。地铁车站及商业自身结构刚度较大，相比较地铁隧道，变形控制标准可适当降低，地铁结构设施绝对沉降量及水平位移量控制值为 20mm。四四、类似工程调研类似工程调研 4.1 其它地区的紧邻地铁开挖基坑的案例统计其它地区的紧邻地铁开挖基坑的案例统计 由于地铁对周边地块商业的显著带动作用，地铁周边的商业开发显得十分频繁。地铁周边46、大规模基坑开挖的情况在已开通运行的地铁的城市较常见，如上海、广州、北京等。由于的地铁周边往往寸土寸金，为了充分利用宝贵的土地资源。地铁周边开挖的基坑往往紧临离地铁车站或区间隧道。下表统计的是上海紧临地铁开挖基坑的几个典型案例，其中离地铁隧道区间最近的基坑仅为 2.8m。14 表表 4 4-1 1-1 1 上海临近基坑开挖对已有隧道的影响案例上海临近基坑开挖对已有隧道的影响案例 编号编号 工程名称工程名称 基坑概况基坑概况 隧道位置隧道位置 隧道所在土层隧道所在土层 围护结构围护结构 1 太平洋广场 2 期开挖对邻近地铁 1 号线的影响 塔楼区及襄阳北路一侧挖深近11m11m；周边裙房开挖近 947、m，地面绝对标高为0.6m 隧道距离基坑的水平距离最近处 3.8m3.8m。隧道顶标高位于坑底下2m2m 处 层灰色淤泥质粘土；1 层粘土 围护结构为围护结构为 600600800mm800mm、深 1820m 地下连续墙，北侧采用钻孔灌注桩（=1000mm，L=18m），桩后两排搅拌桩止水。两道混凝土支撑两道混凝土支撑，绝对标高分别为-2.4m，-7.0m。局部采用双肢钢管支撑 2 某基坑开挖对临近地铁 2 号线的影响 基坑深度 14.14m14.14m，地面绝对标高为-0.2m 上行线隧道距基坑 2226m，下行线距基坑 7 711m11m，基坑东南角距离基坑 23m。下行线隧道顶标高位于48、坑底上 5.1m 层淤泥质粘土 采用地下连续墙，在南京路一侧，连续墙深 33m、厚厚1m1m，其余部分深 31m、厚 0.8m。内设三道支撑内设三道支撑，其绝对标高分别为-1.95m、-7m、-11.5m 3 上海广场基坑（北坑）开挖对临近地铁 1 号线的影响 基坑挖深 15.115.116m16m，地面绝对标高+3.6m 中隔墙与地铁下行隧道仅相距2.82.85m5m，隧道顶标高位于北坑坑底上 0.7m 层淤泥质粉质粘土；层淤泥质粘土；层粉质粘土 北坑采用厚厚 800mm800mm 的地下连续墙的地下连续墙，深 25.2m，四道钢四道钢筋砼支撑筋砼支撑，其绝对标高分别为+1.8m、-1.3m49、-4.7m、-8.5m；连续墙外侧采用直径为 850mm 灌注桩，长度25m 4 上海香港广场深基坑开挖对邻近地铁 1 号线上行线的影响（黄陂南路站）南北长约 80m，东西长约 70m，面积约 5800m2，主楼基坑挖深14m，群楼 12.6m12.6m 基坑北面（沿淮海路）临近地铁，最近最近 3.8m3.8m，最远，最远 8m8m。层淤泥质粘土中 800mm800mm 厚的地下连续墙厚的地下连续墙，五道钢筋砼支撑五道钢筋砼支撑，其标高分别为-0.6m、-3.5m、-6.4m、-9.5m、-13.1m。平面上基坑采用边框架支撑，斜撑为主。5 地铁 2 号线人民公园站基坑开挖对邻近地铁 1号线50、的影响 基 坑 宽37.6m，开 挖 深 度22.12m22.12m，地面绝对标高为0.0m 1 号 线 隧 道 与 基 坑 最 近 相 距10.7m10.7m，隧道顶标高距离坑底约16.4m 层淤泥质粉质粘土；层淤泥质粘土；层粉质粘土 采用两明一暗两明一暗半逆作法施工。800mm800mm 厚地下连续墙厚地下连续墙，深度 40m。六道角撑六道角撑，其标高分别为：0.52m、4.85m、8.47m、11.47m、17.07m、19.5m 6 某基坑对邻近地铁 8 号线的影响 基坑开挖深度分别为 6.45m6.45m、4.95m4.95m 及 3.5m。地面绝对标高+4.3m 8 号线区间隧道距51、离基坑边缘11.5m11.5m。隧道顶埋深 10m 层淤泥质粉质粘土；层淤泥质粘土 基坑地铁侧采用7001000mm7001000mm 钻孔灌注桩钻孔灌注桩，桩底埋深13m，一道水平支撑，其标高为-2m（相对于0.0）7 上海宏嘉大厦基坑开挖对邻近地铁 4 号线的影响 基坑总面积约 7548m2。开挖深开挖深度塔楼区为度塔楼区为 10.25m10.25m；地下车库9.45m。地面标高0.7m 4 号线上行线距离本基坑外边墙最近距离为距离为 9.89m9.89m。隧道的顶覆土深度为 11m 层淤泥质粉质粘土；层淤泥质粘土 塔楼部分采用 800mm800mm 厚的地下连续墙厚的地下连续墙，地下车库52、部分采用 600mm 厚地下连续墙。两道钢筋混凝两道钢筋混凝土水平支撑，其标高分别为-2.15m、-6.9m 8 上海新世界大厦基坑开挖对邻近地铁 1 号线的影响 基坑工程量 16429m2。临近地铁侧南坑坑底标高为-15.725m 隧道距离基坑最近处 3m，隧道埋隧道埋深深 11m11m。隧道顶位于坑底上约4.7m 层淤泥质粉质粘土；层淤泥质粘土 1m1m 厚地下连续墙厚地下连续墙，深度 32.45m，四道网格形支撑四道网格形支撑。第一道 1000mm800mm 钢筋砼支撑，二、三、四道均为 609mm16mm 双拼钢管支撑。支撑的标高分别为-1.75m、-6.45m、-9.95m、-13.53、025m 9 上海城市规划展示馆基坑开挖对邻近地铁 1号线的影响 东西向 63 m，南北向 45m，开开挖深度挖深度 11.5m11.5m，地面绝对标高0.9m 基坑距隧道最近处约为 7m7m，基坑坑底比隧道洞顶低 4m 层淤泥质粘土；层粘土中 全逆作施工，地下墙二墙合一，邻地铁侧地下墙为地下墙为 1m1m厚厚、深 23m，其它三侧为 0.8m 厚、深 23 m 15 表表 4 4-1 1-2 2 临近基坑开挖对已有隧道的影响情况汇总临近基坑开挖对已有隧道的影响情况汇总 编号编号 工程名称工程名称 加固情况加固情况 挖土挖土 隧道变形情况隧道变形情况 收敛变形收敛变形 1 太平洋广场 2期开挖54、对邻近地铁 1 号线的影响 1、水泥搅拌桩满堂加固，深度为 5m；2、地铁隧道侧加固宽度达地铁隧道侧加固宽度达 10m，水泥掺量为15%，基底以上为 8%；3、深层搅拌桩加固区与地墙的缝隙处进行了压密注浆 先中间后四周的盆式挖土，做到“分层、分区、分块、对称、平衡、限时”挖土支撑。地铁侧开挖留土宽度不小于 4 倍层深，单块土体的挖土支撑控制在 1624h 沉降情况：基坑施工期累计沉降 6mm。地面结构施工：累计沉降达到 9mm。相应水平位移：上行线 7.5mm、9.5mm、下行线 7mm、8mm 隧道管片收敛向基坑卸土方 向 拉 伸 速 率 最 大 可 达0.3mm/d 2 某基坑开挖对临近地55、铁 2号线的影响 基坑南侧（靠近地铁侧）坑底以下采用宽度为 6.2m、加固深度为坑底以下 5m 旋喷桩加固，水泥浆掺量为 13%，坑底以上搅拌桩加固，水泥掺量为 8%盆式开挖，按照对称、平衡的原则，即在中间土方开挖形成支撑后，两边土方在规定的时间内同时开挖并接通至地下墙 沉降：上行线 8mm，下行线10mm；水平位移（坑内移动）：上行线 4mm，下行线 10mm 呈横鸭蛋状，水平向伸长7.3mm，竖 直 向 缩 短21.2mm 3 上海广场基坑（北坑）开挖对临近地铁 1 号线的影响 1、北坑高压旋喷加固，加固范围：靠近中隔墙坑底以上 8m 至坑底下 5m 阶梯段加固；2、隧道两侧两条格栅为 256、.2m，厚 1.5m 按“由东向西、先北后南”原则开挖，自东向西分 3 次完成浇筑。土方按“3 区 5 块”分期搭接开挖 沉降：下行线 5mm；上行线7.5mm。水平位移：下行线13mm，上行线 10mm 呈横鸭蛋状。水平方向伸长最大量为 22.5mm（计入纠偏量）4 上海香港广场深基坑开挖对邻近地铁 1号线上行线的影响 在基坑内四周采用深层搅拌桩加固，深至基坑底下 5m，加固宽度为 8m。采用自流深井降水 先支撑后开挖，分层分区开挖原则，待第一道支撑达到 70%的强度后，基坑平面分 6 小块对称开挖。以下类推 最大沉降 6.07mm，（第四道支撑时），底板浇注后沉降变为 4.2mm。最大水平57、位移为8mm 5 地铁2号线人民公园站基坑开挖对邻近地铁 1号线的影响 按照时空效应原理，采用分层分块开挖，共分 6 块开挖 出现较大的纵向不均匀沉降，环缝张开，最大沉降10mm，连续墙的最大水平位移 60mm 6 某基坑对邻近地铁 8号线的影响 围护外围采用 4 排700SMW 工法搅拌桩作止水帷幕，桩底埋深 13 m。地铁侧基坑设裙边式整体加固 按照时空效应原理，采用分层分块开挖 隧道发生 5.3mm 的位移 7 上海宏嘉大厦基坑开挖对邻近地铁 4 号线的影响 1、近地铁侧坑内采用650450mm 水泥土搅拌桩加固，宽 6.05m，深度第二道支撑底部至坑底以下 6.5m；2、地铁侧坑内加固58、与槽壁间用800 1000mm 高压旋喷桩，其余位置采用压密注浆 按照“分层、分块、对称、限时”的要求，采用抽条式间隔挖土，分块开挖时每块边长不大于 20 m 最大侧向位移为 4.9mm，竖向位移为-8.4mm 16 8 上海新世界大厦基坑开挖对邻近地铁 1 号线的影响 坑底不同标高处采用高压旋喷桩三重管注浆法分层加固，厚度分别为 3.0m 和 2.6m。注浆体直径大于等于 1.2m，桩体搭接大于 400mm 隧道产生 8mm 的沉降 9 上海城市规划展示馆基坑开挖对邻近地铁 1号线的影响 1、深搅桩与高压旋喷相结合加固，四周坑底5m 厚搅拌桩加固，宽 7.2m。靠地铁侧加固宽度为 10m，增59、加 2.8m 宽高压旋喷加固；2、坑底以上采用裙边式抽条加固至地面 分层、分块、对称、平衡、限时开挖和浇筑垫层，采取盆式开挖中部垫层，而后向两侧对称开挖 隧道产生的最大水平侧移为4mm 孔令荣、崔永高等统计分析软土地区紧邻地铁开挖基坑有如下规律：1）基坑开挖对邻近隧道的影响表现为：隧道发生较大的沉降和水平位移，位移主要以水平位移为主。邻近隧道的基坑开挖对隧道的沉降和水平位移均产生较大的影响，隧道产生的变形不是一个方向上的位移，在空间上表现为斜向坑底的位移。2）无论隧道顶标高高于坑底标高还是低于坑底标高时，当隧道位于基坑一侧 4m 以内时，隧道均有较大的侧向位移，距离基坑最近的隧道出现最大侧向位60、移为 613mm。3）隧道与基坑的水平距离在 4m 以内时，当隧道顶标高位于坑底标高以上时，二者的高差越大，隧道产生的沉降越大。随着基坑的开挖，隧道表现出 610mm 的沉降。4）隧道横断面的收敛情况表现为，隧道呈现出横鸭蛋形。通过对已有案例的分析，在已建隧道一侧进行基坑开挖，此类工程成功案例的显著特点是：1）深大基坑空间效应小，基底变形控制难度大，围护结构强度需要一定保证，才能确保地铁隧道安全。2）类似工程均有与地铁隧道近的特点，开挖过程中运用时空效应原理即在软土地基基坑开挖过程中，合理安排开挖土方的尺寸，尽量减小每步开挖无支护的暴露时间，严格按照“分层、分块、分段、对称、平衡、限时”开挖基61、坑，最大限度减小对地铁隧道的影响。3）加固措施主要以隔离加固为主，效果较好。4）基坑被动区土体加固能有效控制围护结构变形，减小对地铁隧道的影响。17 4.2 杭州杭州地区的紧邻地区的紧邻地铁开挖基坑地铁开挖基坑的案例的案例 目前杭州地铁 1 号、2 号线均已开通运营，紧临地铁开挖的基坑的案例日渐增多，研究类似情况的案例对本项目的设计与施工均具有很好的借鉴意义。4.4.2 2.1.1 杭州地铁控制中心综合体项目杭州地铁控制中心综合体项目 1、工程概况 该基坑场地属钱塘江冲海积平原地貌。浅部约 17m 内为冲海相砂质粉土、粉砂，中部深度约 1740m 为厚约 18.624.1m 的中高压缩性流塑软62、塑状淤泥质粉质粘土、粘土夹厚约 1.974.5m 的砂质粉土，下部为性质较好厚约 8m 的圆砾层及基岩。基坑呈长条形，平面尺寸约为 251 75m，设计自然地坪绝对标高取 5.560m，+0.000 标高取绝对标高 6.500。根据提供的资料，计算至承台垫层底，基坑的开挖深度为 12.56m、13.06m，局部电梯井深坑来挖深度为 15.06m。如下图所示，地铁控制中心基坑围护外边界距已施建好的建华站最近距离5.586m，其距盾构隧道区间最近距离为 8.35m。图图 4 4-1 1 控制中心综合体基坑与地铁控制中心综合体基坑与地铁 1 1 号线号线建华车站建华车站关系图关系图 2、围护方案设计63、中的地铁保护措施：1）、基坑南侧为有效保护已建建华站和盾构区间，采用 800mm 厚地下连续墙外加一排大直径钻孔灌注桩作为围护结构，地连墙两侧采用三轴水泥搅拌桩槽壁加固的措施。坑外三轴水泥搅拌桩槽壁加固为连续套打，且和大直径钻孔灌注桩之间补打 800mm 直径的高压旋喷桩，高压旋喷桩桩与桩之间搭接 250mm，作为止水帷幕兼双排围护结构的加固体，保证协同作业。2）、坑内坑底以下被动区采用搅拌桩加固，加固宽度为8m，加固深度为9.0m。3）、为防止基坑降水对已建建华站和盾构线的影响，南侧、东南角、西南角基坑外周边采用轻型井点降水（水位控制在地表下 4m），以适当降低坑外水位并确保地下水位在盾构线64、以上，以防坑外降水对盾构线的不利影响。4）、围护采用二道混凝土支撑。第一、二道支撑标高分别为-4.5m，-9.6m（地面标高为-0.940m）。图图 4 4-2 2 控制中心综合体基坑围护典型断面图控制中心综合体基坑围护典型断面图 18 3、基坑实施效果分析 从监控量测来看，地铁车站及隧道变形均在控制范围之内，数据见下表。图图 4 4-3 3 地铁控制中心基坑施工现场照片地铁控制中心基坑施工现场照片 表表 4 4-2 2 20112011 年年 2 2 月月 2828 日日 控制中心基坑监测数据表（第三方监测）控制中心基坑监测数据表（第三方监测）监测 区域 监测项目 本次变化最大点 本次变化量65、 累计值最大点 累计值 基 坑 墙顶沉降（mm）QC12-2.72 QC23-11.12 地表沉降（mm）CJ1-2.71 CJ1-35.54 立柱沉降（mm）LJ2 1.32 LJ6 7.30 第一层支撑轴力（kN）ZL2-1 306.39 ZL4-1 16807.42 第二层支撑轴力（kN）（拆除）-墙体测斜（mm）CX04（9.5m）-2.31 CX01（11m）16.97 墙顶位移（mm）QW2-1.66 QW19 8.36 土体测斜（mm）TCX05（1m）-2.44 TCX07（12.5m）23.15 地下水位（mm）SW4-550 SW12 5430 盾 构 及 车 站 车站墙体66、位移（mm）QW3 0.10 QW4 2.03 车站墙顶沉降（mm）QC5-0.87 QC5-6.50 隧道水平收敛（mm）LV2-0.12 LV1 1.35 隧道竖向收敛（mm）LH4 0.11 LH4 1.14 隧道底部沉降（mm）H2-0.71 H5-5.03 隧道水平位移（mm）DW7 0.51 DW5 2.46 4.4.2 2.2 2 杭政储出杭政储出201036201036 号地块商业金融用房工程号地块商业金融用房工程 1、工程概况 本工程位于杭州市下沙经济技术开发区中沙社区，九沙大道以北地块，南侧贴近杭州地铁一号线，东侧紧临在建的九阳大厦。本工程基坑开挖面积约5915m2，基坑周67、长约 325m，基坑普遍开挖深度 10.25m，电梯井坑中坑高差为1.23.6m。如下图所示，本工程基坑围护外边界距盾构隧道区间最近距离为9.80m。该基坑场地属钱塘江冲海积平原地貌。上部约 16m 内为冲海相砂质粉土、粉砂，下部深度约 1646m 为厚约 30m 的中高压缩性流塑软塑状砂质粉土夹粉质粘土和淤泥质粉质粘土。本工程原基坑设计单位为浙江中材工程勘测设计有限公司，基坑开挖至第二道支撑底时，地铁隧道变形值超预警值，且发现基坑南侧和西侧围护缺陷桩较多、露筋现象较严重。受建设方委托，我院出具了基坑围护加固及变形控制方案，有效控制了地铁变形发展趋势，目前本工程结构已出地面，基坑及隧道变形均处68、于稳定可控状态。图图 4 4-4 4 基坑与地铁基坑与地铁 1 1 号线隧道平面关系号线隧道平面关系 19 2、原围护方案设计中的地铁保护措施：1）、基坑南侧为有效保护已建盾构隧道，采用1000 钻孔灌注桩作为围护结构。2）、基坑南侧排桩外采用 2 排850 三轴水泥搅拌桩套打止水。3）、基坑南侧坑内坑底以下被动区采用三轴搅拌桩加固，加固宽度为 5.05m，加固深度为 5.0m。3）、为防止基坑降水对已建盾构隧道的不利影响，基坑南侧不降水。4）、该侧围护采用二道混凝土支撑。第一、二道支撑标高分别为-3.0m，-7.5m（地面标高为-1.00m）。3、我院出具的基坑加固及变形控制方案措施：1）对69、缺陷桩进行修复处理，在连续缺陷桩部位绑扎双向14200 钢筋网片，下部与围檩预留的钢筋按规范焊接，上部14200 植筋入压顶梁 10d,钢筋网片绑扎完毕后按 200 厚混凝土墙支模，浇筑 C35 混凝土。对单独的和不严重的露筋桩采用绑扎4200 钢筋网片与桩身主筋点焊连接，喷射 80 厚 C20 细石混凝。2）底板上增加斜抛撑，浇筑支撑和底板时提前预埋钢板，在拆除第二道支撑之前安装斜抛撑。3）分块开挖及施工，基坑南侧区域分三块开挖及施工。4）对支撑拆除方式做了严格要求，第二道支撑拆除应采用人工拆除，且支撑梁与围檩交接处应采用切割分离；第一道支撑宜采用人工拆除，且支撑梁与冠梁交接处应采用切割分离70、。5）加强了现场降排水管理，确保双路供电及备用泵准备；基坑南侧坑内增设 2 口自留深井，坑内应保持随挖随抽，保持水位在基坑开挖面 0.51.0m 左右。图图 4 4-5 5 3636 号地块基坑围护典型断面图号地块基坑围护典型断面图 4、基坑实施效果分析 目前该基坑已施工完毕，结构已出地面。基坑施工过程中现场施工情况如下图所示。（1）基坑第二道支撑施工完成 （2）基坑南侧问题桩典型照片 20 （3）基坑问题桩采用混凝土墙修复 （4）基坑南侧开挖至底时现场施工照片 图图 4 4-6 6 基坑基坑南侧施工南侧施工现场照片现场照片 表表 4 4-3 3 左线（北线）隧道水平收敛和竖向位移监测数据左线71、（北线）隧道水平收敛和竖向位移监测数据 监测区域 监测项目 065 075 085 095 105 115 125 130 盾构隧道 隧道水平收敛（mm）7.0 10.1 10.9 11.3 10.8 8.5 5.5 3.6 隧道水平位移（mm）8.2 12.3 12.9 13.1 12.1 11.2 6.9 4.8 隧道道床沉降 2.4 2.9 2.2 2.4 2.3 2.3 1.5 0.8 备注：水平位移正值表示向基坑方向，负值相反；隧道收敛位移负值表示测距减小，正值表 示测距增大；沉降负值表示下沉，正值表示隆起。警戒值为4mm。打桩施工结束后，基坑开挖前北线地铁隧道最大水平位移为 3.672、mm，开挖至第二道支撑底时北侧地铁隧道最大水平位移为 9.1mm，地下室出正负零时北侧隧道最大水平位移约 13.1mm。在基坑开挖至第二道支撑底时，经我院出具地铁加固方案后，施工单位严格按照加固方案实施，后续很好的控制了地铁隧道变形幅度，保证了地铁的运行安全，目前项目正在进行上部结构施工，地铁隧道变形处于稳定状态。从这个案例可知，对地铁隧道的影响主要由前期桩基施工影响和后期基坑开挖影响两部分组成，实际工程中容易忽视前期桩基施工对地铁隧道的影响，需采用一定施工措施控制前期桩基施工对地铁隧道的影响，桩基施工前应布置好地铁隧道监测点，为保证地铁隧道的安全提供依据。五五、本工程针本工程针对对地铁的保护73、措施地铁的保护措施 围护施工对地铁的影响，主要考虑以下几个方面：（1）地连墙成槽施工过程对地铁的影响；（2）降水对地铁的影响；（3）基坑开挖引起地铁的变形影响。以下设计对各个影响因素进行分析并提出针对性措施。5.1 加大围护结构刚度加大围护结构刚度 基坑开挖会造成坑内外土压力不平衡，围护结构将会变形并引起周边地面产生沉降，沉降会对周边环境（地面建（构）筑物）造成影响。一般情况下为减小基坑开挖引起的变形会采用加大围护结构以及支撑结构刚度等措施。本工程支撑采用现浇钢筋砼支撑，竖向上设置四道支撑，第一、二、三道支撑上设置支撑板带进一步加大水平支撑体系的刚度，控制基坑开挖变形。设计同时对地墙厚度与基坑74、变形的关系进行了分析，分析结果表 5-1 所示：表表 5 5-1 1 地下连续墙地下连续墙计算结果汇总表计算结果汇总表 顺作法开挖深度20.2m 25Kn/m2 900mm 厚地下连续墙 最大位移 Smax（mm）35.18 最大负弯矩 M-max（KNm/m）-1523.95 1000mm 厚地下连续墙 最大位移 Smax（mm）32.25 最大负弯矩 M-max（KNm/m）-1708.69 1200mm 厚地下连续墙 最大位移 Smax（mm）27.94 最大负弯矩 M-max（KNm/m）-2089.16 从以上分析可知，增加地下连续墙的厚度可有效减少基坑开挖引起的变形，临近地铁一侧地75、下连续墙的厚度增加到 1200mm。5.2 地墙槽壁加固及隔离桩地墙槽壁加固及隔离桩 由于地墙成槽施工对周边环境影响较大，设计拟对地墙槽壁采用三轴水泥搅拌桩进行预加固以减小影响。地下连续墙两侧设置850600 三轴水泥土搅拌桩槽壁加固，临地铁侧坑外槽壁加固三轴水泥土搅拌桩增加为两排，三轴水泥土搅拌桩进入坑底粘性土一定深度，控制应地连墙成槽施工引起的变形。基坑东南角车站与地铁盾构区间连接处考虑设置隔离钻孔灌注桩，减少基坑21 开挖对地铁的影响。隔离桩的布置方式主要有两种，详见附图 5-1、5-2。采用方案一，隔离桩需穿越地铁商业和基坑东侧二号路，若地铁商业先行实施，则位于地铁商业范围隔离桩无法实76、施，二号路下管线需改迁和临设封闭；采用方法二，一部分隔离桩需穿越地铁商业，若地铁商业先行实施，则位于地铁商业范围隔离桩顶标高需下降至商业区底板以下。设计初步考虑按方案二设置隔离桩加固，确保地铁区间安全。上 图图 5 5-1 1 隔离柱布置方案一隔离柱布置方案一 上 图图 5 5-2 2 隔离柱布置方案二隔离柱布置方案二 5.3 改良被动区土体改良被动区土体 坑底部位为淤泥质土，对基坑变形影响较大，设计在临近地铁一侧坑内设置800600 高压旋喷桩被动区加固，改善坑底土体性质，进一步减少基坑开挖引起地铁的变形。5.4 止、降水措施止、降水措施 本工程处于粉砂土地区，地层含水量丰富且渗透性强，易引77、发管涌、流砂等现象，对周边环境造成较大影响。地下水的处理较为关键，设计主要采取了如下降排水措施：（1）本工程围护采用地下连续墙隔断透水层，止水效果较好；另外坑外尚有一二排三轴水泥搅拌桩辅助止水；（2）临地铁一侧基坑坑外不降水（坑外止水帷幕加强为两排，地连墙槽段接缝处补一根高压旋喷桩加强止水）；其余部位控制性降水深度为地面下 7m。5.5 施工施工要求要求（1）加强沟通协调 本项目实施前及施工过程中应与地铁公司等各方保持良好的沟通渠道，共享相关数据，控制风险。（2）基坑分块实施施工顺序衔接控制 本基坑面积大，在实施过程中，应充分利用“时空效应”，尽量控制基底暴露时间，利用后浇带及支撑布置分块进行78、地下室结构施工。（3）合理编制基坑开挖方案 通过理论计算及实践来看，基坑开挖空间时序对基坑控制变形十分关键，应运用时空效应原理指导基坑施工，基坑开挖应分层、分段开挖。在各道支撑的土层开挖过程中，要求每段开挖宽度控制在 6m 以内，分层分段分块开挖土方，尽量减小无支撑暴露时间，严格控制土方开挖坡度与坡高，单层土坡坡度不得大于1：2.5，土坡高度不得大于 3m。在开挖时要特别注意土坡的稳定问题，每次土22 方开挖严格控制开挖深度，防止超挖土体。开挖第一层土可采用全断面开挖，开挖第二、三、四层土方需采用分块、分段的开挖。（4）基坑监测和信息化施工 本工程基坑面积大，开挖深度深，土方工程量大，施工周期79、长，为确保施工的安全和开挖的顺利进行，在整个施工过程中应进行全过程监测，实行动态管理和信息化施工。本基坑工程紧邻地铁已建地铁车站和区间盾构隧道，施工期间应补充区间地铁专项监测方案，完善地铁变形的应急预案，对已建隧道进行实时动态监测，根据监测结果信息化指导现场施工，确保隧道安全。（5）制定有针对性的应急预案 本项目实施前，除项目自身要求编制应急预案外，应独立编制应对地铁 2 号线相关控制指标报警的应急预案，从技术、组织、人员、物质等各方面做好工作，并加以演练，保证地铁 2 号线安全。六六、基坑围护剖面理正计算结果基坑围护剖面理正计算结果 6.1 计算软件说明及计算内容计算软件说明及计算内容 支护80、结构设计根据国家有关规范（程），采用理正深基坑计算软件（7.0 版）计算。计算时杂填土采用水土分算，粘性土采用水土合算。计算中考虑地表施工堆载及车辆运行超载 25kPa，参考钻孔 Z3-Z14-18 资料，计算参数取值见表 1.1。主要分析计算内容有：（1）连续墙内力及变形计算；（2）坑底土体抗隆起稳定验算；（3）基坑整体稳定验算；（4）抗倾覆稳定验算；（5）坑底抗管涌验算。6.2 计算结果计算结果*临地铁侧临地铁侧剖面计算报表剖面计算报表*-支护方案 -连续墙支护 -基本信息 -规范与规程 建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012 内力计算方法 增量法 基坑等级 一级 基坑侧壁重要性系81、数0 1.10 基坑深度H(m)20.200 嵌固深度(m)22.200 墙顶标高(m)0.000 连续墙类型 钢筋混凝土墙 墙厚(m)1.200 混凝土强度等级 C35 有无冠梁 有 冠梁宽度(m)1.200 冠梁高度(m)0.800 水平侧向刚度(MN/m)0.001 放坡级数 0 超载个数 1 支护结构上的水平集中力 0-超载信息 -超载 类型 超载值 作用深度 作用宽度 距坑边距 形式 长度 序号 (kPa,kN/m)(m)(m)(m)(m)1 25.000-土层信息 23 -土层数 12 坑内加固土 是 内侧降水最终深度(m)21.200 外侧水位深度(m)9.250 内侧水位是否随82、开挖过程变化 否 内侧水位距开挖面距离(m)-弹性计算方法按土层指定 弹性法计算方法 m法 基坑外侧土压力计算方法 主动 -土层参数 -层号 土类名称 层厚 重度 浮重度 粘聚力 内摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1 杂填土 2.40 18.0-10.00 12.00 2 粉土 1.40 19.0-4.00 29.00 3 粉土 5.70 19.3 9.3 6.50 30.00 4 粉土 4.30 19.6 9.6 7.50 32.50 5 粉土 4.40 19.3 9.3 6.50 34.00 6 粉土 1.40 19.2 9.2 5.00 28.00 7 淤泥质土83、 2.90 17.5 7.5 15.50 12.50 8 粘性土 6.20 19.0 9.0-9 粘性土 5.50 18.6 8.6-10 粘性土 4.20 20.1 10.1-11 细砂 1.90 19.5 9.5-12 圆砾 5.90 20.0 10.0-层号 与锚固体摩 粘聚力 内摩擦角 水土 计算方法 m,c,K值 抗剪强度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)(kPa)1 20.0-m法 2.50-2 40.0-m法 4.00-3 45.0 6.50 30.00 分算 m法 5.50-4 45.0 7.50 32.50 分算 m法 6.50-5 45.0 6.50 34.00 分84、算 m法 8.00-6 45.0 5.00 28.00 分算 m法 3.50-7 16.0 15.50 12.50 合算 m法 2.40-8 60.0 33.00 17.50 合算 m法 4.00-9 60.0 25.00 17.00 合算 m法 3.00-10 65.0 23.50 21.00 合算 m法 4.50-11 70.0 6.50 33.00 分算 m法 5.00-12 75.0 0.00 45.00 分算 m法 6.50-加固土参数 -土类名称 宽度 层厚 重度 浮重度 粘聚力 内摩擦角 (m)(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)人工加固土 7.4 5.500 1885、.000 8.000 20.000 15.000 土类名称 粘聚力 内摩擦角 计算方法 m,C,K值 抗剪强度 水下(kPa)水下(度)(kPa)人工加固土 20.000 15.000 m法 4.000 30.00-支锚信息 -支锚道数 4 支锚 支锚类型 水平间距 竖向间距 入射角 总长 锚固段 道号 (m)(m)()(m)长度(m)1 内撑 10.000 0.400-2 内撑 10.000 5.200-3 内撑 10.000 5.300-4 内撑 10.000 5.300-支锚 预加力 支锚刚度 锚固体 工况 锚固力 材料抗力 材料抗力 道号(kN)(MN/m)直径(mm)号 调整系数(k86、N)调整系数 1 0.00 650.00-217-6000.00 1.00 2 0.00 550.00-415-8000.00 1.00 3 0.00 550.00-613-9000.00 1.00 4 0.00 550.00-811-10000.00 1.00-土压力模型及系数调整 -弹性法土压力模型:经典法土压力模型:层号 土类 水土 水压力 外侧土压力 外侧土压力 内侧土压力 内侧土压力 名称 调整系数 调整系数1 调整系数2 调整系数 最大值(kPa)1 杂填土 分算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 2 粉土 分算 1.000 1.000 1.00087、 1.000 10000.000 3 粉土 分算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 4 粉土 分算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 5 粉土 分算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 6 粉土 分算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 7 淤泥质土 合算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 8 粘性土 合算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 9 粘性土 合算 1.000 1.000 1.000 188、.000 10000.000 10 粘性土 合算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 11 细砂 分算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 12 圆砾 分算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000-工况信息 -工况 工况 深度 支锚 号 类型(m)道号 1 开挖 0.900-2 加撑-1.内撑 3 开挖 6.100-24 4 加撑-2.内撑 5 开挖 11.400-6 加撑-3.内撑 7 开挖 16.700-8 加撑-4.内撑 9 开挖 20.200-10 刚性铰 18.500-11 拆撑-4.内撑 189、2 刚性铰 13.900-13 拆撑-3.内撑 14 刚性铰 8.500-15 拆撑-2.内撑 16 刚性铰 1.300-17 拆撑-1.内撑-结构计算 -各工况：25 内力位移包络图：-整体稳定验算 -计算方法：瑞典条分法 应力状态：总应力法 条分法中的土条宽度:1.00m 滑裂面数据 整体稳定安全系数 Ks=3.046 圆弧半径(m)R=44.561 圆心坐标X(m)X=-4.324 圆心坐标Y(m)Y=22.017-抗倾覆稳定性验算 -抗倾覆安全系数:KsMpMa Mp被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和90、抗拉力的较小值。Ma主动土压力对桩底的倾覆弯矩。注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。工况1：26 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1 内撑 0.000 -2 内撑 0.000 -3 内撑 0.000 -4 内撑 0.000 -Ks587752.689 0.000112200.513 Ks=5.238=1.250,满足规范要求。工况2：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1 内撑 600.000 -2 内撑 0.000 -3 内撑 0.000 -4 内撑 0.000 -Ks591、87752.689 25200.001112200.513 Ks=5.463=1.250,满足规范要求。工况3：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1 内撑 600.000 -2 内撑 0.000 -3 内撑 0.000 -4 内撑 0.000 -Ks382132.037 25200.001112200.513 Ks=3.630=1.250,满足规范要求。工况4：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1 内撑 600.000 -2 内撑 800.000 -3 内撑 0.000 -4 内92、撑 0.000 -Ks382132.037 54640.002112200.513 Ks=3.893=1.250,满足规范要求。工况5：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1 内撑 600.000 -2 内撑 800.000 -3 内撑 0.000 -4 内撑 0.000 -Ks223598.212 54640.002112200.513 Ks=2.480=1.250,满足规范要求。工况6：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1 内撑 600.000 -2 内撑 800.000 -393、 内撑 900.000 -4 内撑 0.000 -Ks223598.212 82990.004112200.513 Ks=2.733=1.250,满足规范要求。工况7：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1 内撑 600.000 -2 内撑 800.000 -3 内撑 900.000 -4 内撑 0.000 -Ks120547.718 82990.004112200.513 Ks=1.814=1.250,满足规范要求。工况8：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1 内撑 600.0094、0 -2 内撑 800.000 -3 内撑 900.000 -4 内撑 1000.000 -Ks120547.718 109190.005112200.513 Ks=2.047=1.250,满足规范要求。工况9：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1 内撑 600.000 -2 内撑 800.000 -3 内撑 900.000 -4 内撑 1000.000 -Ks80809.511 109190.005112200.513 Ks=1.693=1.250,满足规范要求。工况10：已存在刚性铰，不计算抗倾覆。工况11：已存在刚性铰，不计算抗倾95、覆。工况12：已存在刚性铰，不计算抗倾覆。工况13：27 已存在刚性铰，不计算抗倾覆。工况14：已存在刚性铰，不计算抗倾覆。工况15：已存在刚性铰，不计算抗倾覆。工况16：已存在刚性铰，不计算抗倾覆。工况17：已存在刚性铰，不计算抗倾覆。-安全系数最小的工况号：工况9。最小安全Ks=1.693=1.250,满足规范要求。-抗隆起验算 -1)从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：Ksm2ldNqcNcm1hldq0Khe Nqtan45o22etan NcNq11tan 支护底部，验算抗隆起：Ks=68.110 1.800，抗隆起稳定性满足。2)坑底抗隆起按以最下层支点为转动轴心的圆弧96、条分法计算，结果如下：ciliqibiGicositaniqibiGisiniKRL Ks=3.394 2.200，坑底抗隆起稳定性满足。28 七七、基坑开挖对地铁的平面有限元分析基坑开挖对地铁的平面有限元分析 目前，计算机软、硬件技术飞速发展，许多地下工程理论得以数值实现。数值方法作为一种有效的地下工程分析工具，在操作者具有一定的专业知识和理论基础上，可以省时省力的研究基坑开挖对邻近地铁设施影响的工程实践。为此本章及后续章节通过数值方法来研究基坑开挖对地铁设施产生的影响，并结合理论和经验提出详细的分析说明。7.1 计算概况计算概况 Plaxis8.5 是大型岩土有限元模拟软件，它能够模拟复杂97、的工程地质条件，尤其适合于变形和稳定分析，为进行复杂的岩土工程分析提供了专业的工具。本计算采用平面应变模型对地铁车站及商业区域进行二维数值模拟，分析基坑开挖对地铁车站及商业区域的影响。7.2 有限元模型有限元模型 7.2.1 7.2.1 数值计算假定数值计算假定 为了简化建模与计算，对数值模型作了如下假定:(1)地连墙与支撑均处于弹性受力状态，并且自重相对而言均很小，忽略不计，忽略冠梁的影响，忽略格构柱的影响。(2)地连墙、支撑只做静力分析，不考虑横向支撑的挠度。(3)开挖以前地连墙施工引起的土体原位应力的改变不予以考虑，土体的初始应力假定为土压力。7.2.2 7.2.2 模型与参数取值模型与98、参数取值 1、土体采用改进的摩尔-库仑模型，即Plaxis自带的强化土(Hardening soil model)模型。强化土模型可以将土体的加载与卸载弹性模量分开考虑，而摩尔-库仑模型无法分开考虑。基坑开挖主要是土体的卸载，且本次有限元模拟主要内容为变形分析，故强化土模型相对更适用于本工程。土体的重度、粘聚力、内摩擦角、泊松比、渗透系数等参数选取本工程岩土工程勘察报告，土体的变形模量考虑应力路径的影响，取卸荷模量：oEz 其中：oE变形模量，MPa；与变形模量对应的应力路径影响系数；土体有效重度；z深度。表 7-1 土体物理力学性质参数 层号 岩土名称 层厚 天然重度（kN/m3）粘聚力（k99、Pa）内摩擦角（度）加载弹性模量（Mpa）卸载弹性模量（Mpa）杂填土 2.4 18.0 10 12.0 3.7 11.1 2 砂质粉土 1.4 19.0 4.0 29.0 10.0 30.0 3 砂质粉土 5.7 19.3 6.5 30.0 21.9 65.7 52 粉砂夹砂质粉土 4.3 19.6 7.5 32.5 19.1 57.3 62 粉砂夹砂质粉土 4.4 19.3 6.5 34.0 25.3 75.9 71 砂质粉土 1.4 19.2 5.0 28.0 29.6 88.8 2 淤泥质粘土 2.9 17.5 15.5 12.5 26.9 80.7 2 粘土 6.2 19.0 33.100、0 17.5 39.2 117.6 1 粉质粘土 5.5 18.6 25.0 17.0 46.1 138.3 1 粉质粘土 4.2 20.1 23.5 21.0 62.4 187.2 1 粉细砂 1.9 19.5 6.5 33.0 63.7 191.1 4 圆砾 5.9(20.0)（0）（45）73.7 221.1 2、根据实际工况考虑孔隙静水压力对地铁设施周边土体有效应力的影响。3、地下连续墙、地铁车站及商业区域楼板、侧墙等，采用板单元模拟；水平支撑采用锚定杆单元模拟；车站及商业区域下设抗拔桩、框架柱采用点对点锚杆单元模拟。分析中选用 15 节点高精度三角形单元进行网格划分，地连墙与土之间设101、接触面单元。4、鉴于几何模型的对称性，分析时只建立模型的一半，基坑开挖宽度按 60m29 考虑，坑外土体的计算范围水平方向为 120m3h，h=20.20m 为开挖深度。并考虑到地铁车站及商业区域与基坑的相对位置关系，据此取计算模型尺寸为 180m 长，45m 深。模型底部的约束条件为水平、竖直方向都固定，两侧约束条件为水平方向固定，竖直方向自由。5、地面超载取 25kPa，影响范围为坑边 10m 范围。6、坑外常水位为商业区域底板底位置，坑内水位按开挖面以下 0.5m 考虑。7.2.3 7.2.3 模型建立及网格划分模型建立及网格划分 本文采用的分析计算模型如图 7-1 所示，网格划分如图 102、7-2 所示。图 7-1 分析计算模型 图 7-2 模型网格划分图网格划分图 7.3 分步计算过程分步计算过程 模型计算根据实际施工工况类似的开挖步骤进行。7.3.1 7.3.1 初始状态及第一工况初始状态及第一工况 初始状态：基坑开挖前地铁车站及商业区域已施工完成，因此初始阶段将地铁车站及商业区域激活，并在基坑开挖前设定常水位为商业区域底板底位置，其渗流场如图 7-3，地层自重初始应力场如图 7-4。图 7-3 初始渗流场 图 7-4 初始应力场 第一工况：基坑开挖前准备工作完成，包括地下连续墙、地面超载等。此工况产生的位移归 0，仅保留其应力水平。7.3.2 第二工况第二工况 基坑开挖土方103、至第一道支撑梁底，做第一道支撑。地铁车站及商业区域总位移 4.65mm。地铁车站 地铁车站抗拔桩 地下连续墙 坑底开挖面 地铁商业区域 地铁商业区域抗拔桩 地面超载 30 图 7-5 第二工况水平位移分布图（地下连续墙最大位移 5.22mm）图 7-6 第二工况竖直位移分布图 a）总位移（4.65mm）b）水平变形（3.18mm）c）竖直变形（4.14mm）图 7-7 第二工况地铁车站及商业区域位移图 7.3.3 7.3.3 第三工况第三工况 基坑开挖土方至第二道支撑梁底，做第二道支撑。地铁车站及商业区域总位移 6.30mm。31 图 7-8 第三工况水平位移分布图（地下连续墙最大位移 5.6104、7mm）图 7-9 第三工况竖直位移分布图 a）总位移（6.30mm）b）水平变形（5.64mm）c）竖直变形（3.34mm）图 7-10 第三工况地铁车站及商业区域位移图 7.3.4 7.3.4 第四工况第四工况 基坑开挖土方至第三道支撑梁底，做第三道支撑。地铁车站及商业区域总位移 8.46mm。32 图 7-11 第四工况水平位移分布图（地下连续墙最大位移 7.45mm）图 7-12 第四工况竖直位移分布图 a）总位移（8.46mm）b）水平变形（8.30mm）c）竖直变形（3.39mm）图 7-13 第四工况地铁车站及商业区域位移图 7.3.5 7.3.5 第五工况第五工况 基坑开挖土方105、至第四道支撑梁底，做第四道支撑。地铁车站及商业区域总位移 10.89mm。33 图 7-14 第五工况水平位移分布图（地下连续墙最大位移 15.42mm）图 7-15 第五工况竖直位移分布图 a）总位移（10.89mm）b）水平变形（10.65mm）c）竖直变形（4.72mm）图 7-16 第五工况地铁车站及商业区域位移图 7.3.6 7.3.6 第六工况第六工况 基坑开挖土方至坑底，浇筑底板。地铁车站及商业区域总位移 12.12mm。34 图 7-17 第六工况水平位移分布图（地下连续墙最大位移 18.84mm）图 7-18 第六工况竖直位移分布图 a）总位移（12.12mm）b）水平变形（106、11.74mm）c）竖直变形（5.80mm）图 7-19 第六工况地铁车站及商业区域位移图 7.3.7 7.3.7 第七工况第七工况 拆除第四道支撑。地铁车站及商业区域总位移 12.27mm。35 图 7-20 第八工况水平位移分布图（地下连续墙最大位移 19.46mm）图 7-21 第八工况竖直位移分布图 a）总位移（12.27mm）b）水平变形（11.88mm）c）竖直变形（5.79mm）图 7-22 第七工况地铁车站及商业区域位移图 7.3.8 7.3.8 第八工况第八工况 施工地下三层顶板，拆除第三道支撑。地铁车站及商业区域总位移 13.17mm。36 图 7-23 第九工况水平位移分107、布图（地下连续墙最大位移 19.77mm）图 7-24 第九工况竖直位移分布图 a）总位移（13.17mm）b）水平变形（12.61mm）c）竖直变形（5.96mm）图 7-25 第八工况地铁车站及商业区域位移图 7.3.97.3.9 第九工况第九工况 施工地下二层顶板，拆除第二道支撑。地铁车站及商业区域总位移 15.82mm。37 图 7-26 第十工况水平位移分布图（地下连续墙最大位移 20.11mm）图 7-27 第十工况竖直位移分布图 a）总位移（15.82mm）b）水平变形（14.55mm）c）竖直变形（6.30mm）图 7-28 第九工况地铁车站及商业区域位移图 7.3.10 7.108、3.10 第十工况第十工况 施工地下一层顶板，拆除第一道支撑。地铁车站及商业区域总位移 16.06mm。38 图 7-29 第十一工况水平位移分布图（地下连续墙最大位移 20.13mm）图 7-30 第十一工况竖直位移分布图 a）总位移（16.06mm）.b）水平变形（14.79mm）c）竖直变形（6.35mm）图 7-31 第十工况地铁车站及商业区域位移图 7.4 计算结果汇总计算结果汇总 主要工况下地下连续墙围护结构、地铁车站及商业区域位移结果列表如下：39 表 7-2 主要工况下地下连续墙、地铁车站及商业区域最大位移 主要工况 地下连续墙 最大水平位移（mm）地铁车站及商业区域 最大位移109、（mm）水平位移 竖向沉降 开挖至第一道支撑底 4.65 3.18 4.14 开挖至第二道支撑底 5.67 5.64 3.34 开挖至第三道支撑底 7.45 8.30 3.39 开挖至第四道支撑底 15.42 10.65 4.72 开挖至坑底 18.84 11.74 5.80 拆除第四道支撑 19.46 11.88 5.79 拆除第三道支撑 19.77 12.61 5.96 拆除第二道支撑 20.11 14.55 6.30 拆除第一道支撑 20.13 14.79 6.35 表 7-3 地铁车站及商业区域最大位移情况 计算项目 计算值(mm)控制标准(mm)是否满足 最大水平位移 14.79 2110、0 满足 最大竖向沉降 6.35 20 满足 7.5 小结小结 本次分析使用Plaxis 2D软件对杭政储出201415号地块商业用房及社会停车场基坑对紧邻的地铁车站及商业区域保护方案的影响进行了二维有限元分析，计算了基坑施工对地铁设施的水平及竖向位移影响。通过对数值计算结果的整理分析研究可知，基坑开挖对地铁车站及商业区域的影响均处于可控范围之内，车站最大水平位移及最大沉降均满足地铁运营期间变形控制要求。40 八八、基坑开挖对地铁基坑开挖对地铁影响影响的的三维三维有限元有限元数值分析数值分析 8.1 数值分析数值分析 MIDAS GTS NX 程序程序 我们在分析新建地下工程对既有地下结构安全111、性影响的过程中，目前常用的方法主要还是利用数值分析软件（如 MIDAS GTS NX、ABAQUS、FLAC3D、ANSYS 等），通过建立数值仿真模型进行计算分析从而判断新建地下工程是否会对既有结构的正常运营使用造成威胁。这种方法具有概念清晰、方便直观、可操作性强且不需耗费大量资金等优点，在现在乃至将来很长一段时间里将会是处理地下岩土工程施工分析一种主流技术。有限元方法是模拟基坑开挖问题的有效方法，它能考虑复杂的因素如土层的分层情况和土的性质、支撑系统分布及其性质、土层开挖和支护结构支设的施工过程等。岩土的数值分析离不开岩土材料的本构关系，岩土问题的数值分析的精度在很大程度上取决于所采用的本112、构模型的实用性和合理性。可以说，本构模型的选取对计算结果的影响作用是显而易见的，本构模型选择正确与否，将关系到模型基本假设是否恰当。目前主流的岩土的本构理论有摩尔.库仑（M.C）模型、德鲁克.普拉格（Drucker.Prager）模型、剑桥模型、邓肯.张模型等等。摩尔.库仑模型在岩土工程界有着悠久的应用历史，可以追随到 19 世纪，而且土体参数简单，可以通过常规试验确定，一般通过勘察报告就可以获得。摩尔.库仑是弹塑性模型的经典代表，其参数有粘聚力 c，内摩擦角，剪胀角（0）。邓肯.张模型属于非线性弹性模型，模型本身简单，但是需要确定的参数有 9 个，需要通过专门的室内三轴试验获取，而且室内重塑113、土样和原装土样差别较大，参数越多增加的误差机会越多。通过以上分析，本次数值模拟采用摩尔库仑（M.C）弹塑性本构模型，数值计算软件为岩土领域大型商业数值软件 MIDAS GTS NX，MIDAS 做为一款大型商业有限元数值软件，目前已在土木、造船、航空、电子、环境及医疗等新世纪尖端科学和未来产业领域被全世界的工程技术人员所使用，GTS NX 是一款针对岩土领域研发的通用有限元分析软件，支持静力分析、动力分析、渗流分析、应力-渗流耦合分析、固结分析、施工阶段分析、边坡稳定分析等多种分析类型，适用于地铁、隧道、边坡、基坑、桩基、水工、矿山等各种实际工程的准确建模与分析，并提供了多种专业化建模助手和数114、据库。8.2 数值计算分析数值计算分析 8 8.2 2.1 1 计算模型计算模型 GTS NX中模型建立如图 8-1，模型长 320 米，宽 280 米，高 70m，地面超载取 25kPa。图图 8 8-1 1 计算模型计算模型 41 本构模型采用摩尔.库仑模型；地连墙、地铁车站和商业区域侧墙、支撑板带、车站及商业中心楼板、地铁隧道采用板单元；支撑、围檩、抗拔桩等采用梁单元，如图 8-2 所示，模型单元数为 390000 个。图图 8 8-2 2 模型网格划分图模型网格划分图 8 8.2 2.2 2 计算参数计算参数 本工程地质勘察工作仍未完成，本模型地层组成及参数采用临近工程地质勘察报告所提115、供的数据，而勘察报告只提供压缩模量 Es。根据大量文献的查阅，弹性模量 E 一般可取 510 倍 Es。本模型中土层从上往下依次是：填土、砂质粉土、粉砂夹砂质粉土，淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、粉细砂、圆砾。下表所列内容为本模型中采用的土层参数。表 8-1 岩土物理力学指标表 土类 重度 Y（kN/m3）固 快 泊松比 v 压缩模量（Mpa）粘聚力 C（kPa）摩擦角（）1 杂填土 18.0 12 12 0.31 3.0 3砂质粉土 19.3 6.5 30 0.28 12.0 52粉砂夹砂质粉土 19.6 7.5 32.5 0.26 14.0 62粉砂夹砂质粉土 19.3 6.5116、 34 0.26 17.0 71砂质粉土 19.2 5.0 28 0.30 8.5 2淤泥质粘土 17.5 15.5 12.5 0.42 4.0 2粘土 19.0 33.0 17.5 0.32 11.0 1粉质粘土 18.6 25.0 17.0 0.39 8.0 1粉质粘土 20.1 23.5 21.0 0.40 9.5 1粉细砂 19.5 6.5 33.0 0.30 17.5 4圆砾 20.0 0 45.0 0.35 28.0 8 8.2 2.3 3 计算阶段设置计算阶段设置 （1）初始应力阶段，采用 K0 法，生成初始地应力。（2）基坑围护结构施工、支撑架设、土方开挖、支撑拆除。8 8.2117、 2.4 4 数值计算结果数值计算结果 下图为各工况下地铁车站、商业中心、隧道、围护结构位移变形云图。42 图图 8 8-3 3 基坑开挖隧道水平位移最大值基坑开挖隧道水平位移最大值 1.52mm1.52mm（开挖到第二道支撑底）（开挖到第二道支撑底）图图 8 8-4 4 基坑开挖隧道竖向位移最大值基坑开挖隧道竖向位移最大值 0.9mm0.9mm（开挖到第二道支撑底）开挖到第二道支撑底）图图 8 8-5 5 基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值 1.16mm1.16mm（开挖到第二道支撑底）（开挖到第二道支撑底）图图 8 8-6 6 基坑开挖车站及商118、业中心顶板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值 3.68mm3.68mm（开挖到第二道支撑底）（开挖到第二道支撑底）图图 8 8-7 7 基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值 2.19mm2.19mm（开挖到第二道支撑底）（开挖到第二道支撑底）43 图图 8 8-8 8 基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值 4.94mm4.94mm（开挖到第二道支撑底）（开挖到第二道支撑底）图图 8 8-9 9 基坑开挖车站底板水平位移最大值基坑开挖车站底板水平位移最大值 3.43.41 1mmmm（开挖119、到第二道支撑底）（开挖到第二道支撑底）图图 8 8-1010 基坑开挖车站底板竖向位移最大值基坑开挖车站底板竖向位移最大值 0.0.94mm94mm（开挖到第二道支撑底）（开挖到第二道支撑底）图图 8 8-1111 基坑开挖围护水平位移最大值基坑开挖围护水平位移最大值 8.29mm8.29mm（开挖到第二道支撑底）（开挖到第二道支撑底）44 图图 8 8-1212 基坑开挖隧道水平位移最大值基坑开挖隧道水平位移最大值 2.8mm2.8mm（开挖到第三道支撑底）（开挖到第三道支撑底）图图 8 8-1313 基坑开挖隧道竖向位移最大值基坑开挖隧道竖向位移最大值 1.66mm1.66mm（开挖到第三120、道支撑底）（开挖到第三道支撑底）图图 8 8-1 14 4 基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值 1.79mm1.79mm（开挖到第三道支撑底）（开挖到第三道支撑底）图图 8 8-1 15 5 基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值 6.74mm6.74mm（开挖到第三道支撑底）（开挖到第三道支撑底）图图 8 8-1616 基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值 3.53.59mm9mm（开挖到第三道支撑底）（开挖到第三道支撑底）45 图图 8 8-1 17 7 基坑121、开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值 8.81mm8.81mm（开挖到第三道支撑底）（开挖到第三道支撑底）图图 8 8-1 18 8 基坑开挖车站底板水平位移最大值基坑开挖车站底板水平位移最大值 6.49mm6.49mm（开挖到第三道支撑底）（开挖到第三道支撑底）图图 8 8-1 19 9 基坑开挖车站底板竖向位移最大值基坑开挖车站底板竖向位移最大值 1.74mm1.74mm（开挖到第三道支撑底）（开挖到第三道支撑底）图图 8 8-2020 基坑开挖围护水平位移最大值基坑开挖围护水平位移最大值 16.53mm16.53mm（开挖到第三道支撑底）（开挖到第122、三道支撑底）46 图图 8 8-2121 基坑开挖隧道水平位移最大值基坑开挖隧道水平位移最大值 3.99mm3.99mm（开挖到第四道支撑底）（开挖到第四道支撑底）图图 8 8-2 22 2 基坑开挖隧道竖向位移最大值基坑开挖隧道竖向位移最大值 2.28mm2.28mm（开挖到第四道支（开挖到第四道支撑底）撑底）图图 8 8-2 23 3 基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值 1.96mm1.96mm（开挖到第四道支撑底）（开挖到第四道支撑底）图图 8 8-2 24 4 基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值123、 9.19mm9.19mm（开挖到第四道支撑底）（开挖到第四道支撑底）47 图图 8 8-2 25 5 基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值 4.33mm4.33mm（开挖到第四道支撑底）（开挖到第四道支撑底）图图 8 8-2 26 6 基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值 11.90mm11.90mm（开挖到第四道支撑底）（开挖到第四道支撑底）图图 8 8-2 27 7 基坑开挖车站底板水平位移最大值基坑开挖车站底板水平位移最大值 9.09mm9.09mm（开挖到第四道支撑底）（开挖到第四道支撑底）图图 124、8 8-2 28 8 基坑开挖车站底板竖向位移最大值基坑开挖车站底板竖向位移最大值 2.42.40mm0mm（开挖到第四道支撑底）（开挖到第四道支撑底）48 图图 8 8-2 29 9 基坑开挖围护水平位移最大值基坑开挖围护水平位移最大值 24.87mm24.87mm（开挖到第四道支撑底）（开挖到第四道支撑底）图图 8 8-3030 基坑开挖隧道水平位移最大值基坑开挖隧道水平位移最大值 4.60mm4.60mm（开挖到坑底）（开挖到坑底）图图 8 8-3 31 1 基坑开挖隧道竖向位移最大值基坑开挖隧道竖向位移最大值 2.63mm2.63mm（开挖到坑底）（开挖到坑底）图图 8 8-3 32 125、2 基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值 1.81mm1.81mm（开挖到坑底）（开挖到坑底）49 图图 8 8-3 33 3 基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值 10.46mm10.46mm（开挖到坑底）（开挖到坑底）图图 8 8-3 34 4 基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值 4.48mm4.48mm（开挖到坑底）（开挖到坑底）图图 8 8-3 35 5 基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值 13.52mm13126、.52mm（开挖到坑底）（开挖到坑底）图图 8 8-3 36 6 基坑开挖车站底板水平位移最大值基坑开挖车站底板水平位移最大值 10.56mm10.56mm（开挖到坑底）（开挖到坑底）50 图图 8 8-3 37 7 基坑开挖车站底板竖向位移最大值基坑开挖车站底板竖向位移最大值 2.77mm2.77mm（开挖到坑底）（开挖到坑底）图图 8 8-3 38 8 基坑开挖围护水平位移最大值基坑开挖围护水平位移最大值 31.34mm31.34mm（开挖到坑底）（开挖到坑底）图图 8 8-3 39 9 基坑开挖隧道水平位移最大值基坑开挖隧道水平位移最大值 4.69mm4.69mm（拆第四道支撑）（拆第四127、道支撑）图图 8 8-4040 基坑开挖隧道竖向位移最大值基坑开挖隧道竖向位移最大值 2.62mm2.62mm（拆第四道支撑）（拆第四道支撑）51 图图 8 8-4141 基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值 1.85mm1.85mm（拆第四道支撑）拆第四道支撑）图图 8 8-4 42 2 基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值 10.42mm10.42mm（拆第四道支撑）（拆第四道支撑）图图 8 8-4 43 3 基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值 4.43mm128、4.43mm（拆第四道支撑）（拆第四道支撑）图图 8 8-4 44 4 基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值 13.63mm13.63mm（拆第四道支撑）（拆第四道支撑）52 图图 8 8-4 45 5 基坑开挖车站底板水平位移最大值基坑开挖车站底板水平位移最大值 10.70mm10.70mm（拆第四道支撑）（拆第四道支撑）图图 8 8-4 46 6 基坑开挖车站底板竖向位移最大值基坑开挖车站底板竖向位移最大值 2.76mm2.76mm（拆第四道支撑）（拆第四道支撑）图图 8 8-4 47 7 基坑开挖围护水平位移最大值基坑开挖围护水平位移最大值 3129、2.46mm32.46mm（拆第四道支撑）（拆第四道支撑）图图 8 8-4 48 8 基坑开挖隧道水平位移最大值基坑开挖隧道水平位移最大值 4.73mm4.73mm（拆第三道支撑）（拆第三道支撑）53 图图 8 8-4 49 9 基坑开挖隧道竖向位移最大值基坑开挖隧道竖向位移最大值 2.66mm2.66mm（拆第三道支撑）（拆第三道支撑）图图 8 8-5050 基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值 1.87mm1.87mm（拆第三道支撑）（拆第三道支撑）图图 8 8-5 51 1 基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板竖向130、位移最大值 10.69mm10.69mm（拆第三道支撑）（拆第三道支撑）图图 8 8-5 52 2 基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值 4.59mm4.59mm（拆第三道支撑）（拆第三道支撑）54 图图 8 8-5 53 3 基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值 13.98mm13.98mm（拆第三道支撑）（拆第三道支撑）图图 8 8-5 54 4 基坑开挖车站基坑开挖车站底板水平位移最大值底板水平位移最大值 10.77mm10.77mm（拆第三道支撑）（拆第三道支撑）图图 8 8-5 55 5 基坑开挖131、车站底板竖向位移最大值基坑开挖车站底板竖向位移最大值 2.80mm2.80mm（拆第三道支撑）（拆第三道支撑）图图 8 8-5 56 6 基坑开挖围护水平位移最大值基坑开挖围护水平位移最大值 32.51mm32.51mm（拆第三道支撑）（拆第三道支撑）55 图图 8 8-5 57 7 基坑开挖隧道水平位移最大值基坑开挖隧道水平位移最大值 4.74mm4.74mm（拆第二道支撑）（拆第二道支撑）图图 8 8-5 58 8 基坑开挖隧道竖向位移最大值基坑开挖隧道竖向位移最大值 2.73mm2.73mm（拆第二道支撑）（拆第二道支撑）图图 8 8-5 59 9 基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大132、值基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值 1.86mm1.86mm（拆第二道支撑）（拆第二道支撑）图图 8 8-6060 基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值 11.32mm11.32mm（拆第二道支撑（拆第二道支撑）56 图图 8 8-6 61 1 基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值 4.57mm4.57mm（拆第二道支撑）（拆第二道支撑）图图 8 8-6 62 2 基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值 14.39mm14.39mm（拆第二道支撑）（拆第二道133、支撑）图图 8 8-6 63 3 基坑开挖车站底板水平位移最大值基坑开挖车站底板水平位移最大值 10.77mm10.77mm（拆第二道支撑）（拆第二道支撑）图图 8 8-6 64 4 基坑开挖车站底板竖向位移最大值基坑开挖车站底板竖向位移最大值 2.88mm2.88mm（拆第二道支撑）（拆第二道支撑）57 图图 8 8-6 65 5 基坑开挖围护水平位移最大值基坑开挖围护水平位移最大值 32.55mm32.55mm（拆第二道支撑）（拆第二道支撑）图图 8 8-6 66 6 基坑开挖隧道水平位移最大值基坑开挖隧道水平位移最大值 4.75mm4.75mm（拆第一道支撑）（拆第一道支撑）图图 8 8134、-6 67 7 基坑开挖隧道竖向位基坑开挖隧道竖向位移最大值移最大值 2.83mm2.83mm（拆第一道支撑）（拆第一道支撑）图图 8 8-6 68 8 基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板水平位移最大值 1.88mm1.88mm（拆第一道支撑）（拆第一道支撑）58 图图 8 8-6 69 9 基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心顶板竖向位移最大值 11.99mm11.99mm（拆第一道支撑）（拆第一道支撑）图图 8 8-7070 基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板水平位移最大值 4.56mm4.56mm（135、拆第一道支撑）（拆第一道支撑）图图 8 8-7 71 1 基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值基坑开挖车站及商业中心中板竖向位移最大值 14.91mm14.91mm（拆第一道支撑）（拆第一道支撑）图图 8 8-7 72 2 基坑开挖车站底板水平位移最大值基坑开挖车站底板水平位移最大值 10.77mm10.77mm（拆第一道支撑）（拆第一道支撑）59 图图 8 8-7 73 3 基坑开挖车站底板竖向位移最大值基坑开挖车站底板竖向位移最大值 2 2.98mm.98mm（拆第一道支撑）（拆第一道支撑）图图 8 8-7 74 4 基坑开挖围护水平位移最大值基坑开挖围护水平位移最大值 32.60mm136、32.60mm（拆第一道支撑）（拆第一道支撑）8.3 计算结果汇总计算结果汇总 主要工况下地下连续墙围护结构、隧道、地铁车站及商业区域位移结果列表如下：表 8-2 主要工况下地下连续墙、地铁车站及商业区域最大位移 主要工况 地下连续墙 最大水平位移（mm）隧道最大位移（mm）地铁车站及商业区域 最大位移（mm）水平位移 竖向沉降 水平位移 竖向沉降 开挖至第二道支撑底 8.29 1.52 0.90 3.41 4.94 开挖至第三道支撑底 16.53 2.80 1.66 6.49 8.81 开挖至第四道支撑底 24.87 3.99 2.28 9.09 9.09 开挖至坑底 31.34 4.60 137、2.63 10.56 13.52 拆除第四道支撑 32.46 4.69 2.62 10.70 13.63 拆除第三道支撑 32.51 4.73 2.66 10.77 13.98 拆除第二道支撑 32.55 4.74 2.73 10.77 14.39 拆除第一道支撑 32.60 4.75 2.83 10.77 14.91 表 8-3 地铁车站及商业区域最大位移情况 计算项目 计算值(mm)控制标准(mm)是否满足 最大水平位移 14.91 20 满足 最大竖向沉降 10.77 20 满足 60 表 8-4 隧道最大位移情况 计算项目 计算值(mm)控制标准(mm)是否满足 最大水平位移 4.75138、 5 满足 最大竖向沉降 2.83 10 满足 8.4 小节小节 从图 8-3图 8-74 可以看出基坑从第一次开挖，到开挖至坑底，再到拆除完支撑整个过程各结构的变形情况。从图中可以看出，区间隧道的变形量随着开挖和拆支撑而增大。拆除第一道支撑时变形最大，隧道水平变形值为4.75mm，竖向沉降为 2.83mm；地铁车站底板水平位移 10.77mm，竖向沉降为 2.98mm；地铁车站中板及商业区域底板水平位移 4.56mm，竖向沉降14.91mm；地铁车站及商业区域顶板水平位移 1.88mm，竖向沉降 11.99mm；地下连续墙围护结构最大水平变形为 32.60mm。本次分析使用迈达斯GTS软件对139、杭政储出201415号地块商业用房及社会停车场基坑对紧邻的地铁车站和盾构隧道的影响进行了三维有限元整体分析。通过对数值计算结果的整理分析研究可知，变形量均小于地铁隧道及车站的保护要求，基坑开挖对隧道区间和地铁车站及商业结构的影响均处于可控范围之内。九九、基坑工程现场监测、基坑工程现场监测 9.1 基坑监测内容基坑监测内容 1、监测目的 为了确保基坑开挖的安全和本工程地下结构施工的顺利进行，应该及时获取基坑开挖过程中支护结构和周围土体的受力与变形信息，以求事先掌握基坑开挖的影响情况，为地下室顺利施工提供指导，进行“信息化”施工。2、监测内容 应请有专业资质监测单位根据本工程地下结构及现场实际情况140、，对周边建筑物、管线、围护结构及地下水位等内容进行施工全过程监测：1.土体深层水平位移监测；2.地下水位观测；3.支撑轴力的监测；4.围护结构墙顶沉降、水平位移观测；5.立柱沉降观测；6.基坑坡顶、周边道路及临设的沉降观测；7.地墙实验幅（主要监测墙体深层位移、钢筋应力、土压力）。8.地铁车站和车站的沉降及水平位移监测。3、监测要求。（1）基坑监测应委托有丰富经验的专业监测单位实施。监测单位应根据设计文件和周围环境特点编制详细的监测方案，经有关专家和部门认可后，方可实施。（2）各监测项目应每天观测一次，如遇位移沉降及其速率较大时，则应增加观测次数。（3）观测数据应每天填入规定的记录表内，并当天141、提供给有关单位。（4）每天观测到的数据应绘制成相关的曲线，每天提供一次。（5）监测记录必须有相应的施工工况描述和监测述评。4、监测报警值 61 周边地面垂直与水平位移：日变量3mm，累计量20 mm 刚性管线水平与垂直位移：日变量13mm，累计量10 mm；柔性管线水平与垂直位移：日变量35mm，累计量10 mm；周边建筑物差异沉降监测：当建筑物倾斜度累计值达到 2/1000 或倾斜速度连续 3 天大于 0.0001H 时；邻房和墙顶水平垂直位移：日变量3mm，累计量20 mm；墙体及坑外土体深层位移：日变量3mm，累计量35 mm；水位：累计量500 mm；支撑轴力按设计值报警。当超过报警值142、时，应及时通知建设、设计、监理、施工等单位，以便采取应急措施。9.2 地铁监测内容地铁监测内容 本基坑临近地铁车站，基坑东南角为地铁车站与隧道接口，地铁隧道下一步将进入铺轨阶段。根据以往工程经验，建议对地铁车站及隧道做如下监测：（1）地铁车站、出入口的竖向及水平向位移观测；（2）地铁隧道地表沉降监测；（3）地铁隧道水平位移、沉降监测；（4）地铁隧道水平收敛监测；（5）地铁轨道横向高差监测。根据杭州地铁公司的相关要求，杭州地铁隧道的变形控制标准见表 9-1：表表 9-1 杭州地铁隧道变形控制标准杭州地铁隧道变形控制标准 项目 控制标准 控制变形（mm）隧道竖向位移 允许值 10 隧道收敛位移 允143、许值 10 隧道水平位移 允许值 5 曲率半径 控制标准 R15000m 相对弯曲 控制标准 不大于1/2500 地铁车站及其附属结构的变形控制标准见表 9-2：表表 9-2 杭州地铁车站及其附属结构变形控制标准杭州地铁车站及其附属结构变形控制标准 项目 控制标准 控制变形（mm）地铁车站主体结构 允许值 20 地铁车站附属结构 允许值 20 地铁车站及隧道应由专业单位编制专项监测方案进行监测，监测方案应经地铁管理部门认可后方可执行。围护结构和基坑临地铁一侧保护措施施工前应实施地铁监测。十十、结论与建议结论与建议 10.1 结论结论 本工程地铁保护方案，采用工程类比、数值模拟计算等手段对杭政储144、出201415 号地块商业用房及社会停车场基坑开挖对紧邻的地铁车站和盾构隧道的影响进行了分析。综合工程类比、计算分析结果，得出以下主要结论：1、本项目基坑开挖深度 20.2m，本工程与地铁商业共用围护墙，基坑边线距离盾构隧道边约 12.9m，净距约为 0.64H（H 为基坑挖深），开挖范围以粉砂性土为主，无深厚软土层。通过类似工程经验类比，预计基坑开挖会对地铁区间隧道和地铁车站结构产生一定的影响，但此种影响是可控的，预计可以满足地铁安全要求。2、通过 2D、3D 数值计算与分析，结果表明，在运用一定技术措施后，基坑开挖对盾构隧道和地铁车站的影响可以满足地铁保护要求。10.2 建议建议（1）加强145、沟通协调 本项目实施前及施工过程中应与地铁公司等各方保持良好的沟通渠道，共享相关数据，控制风险。62 （2）重视地下连续墙成槽期间地层位移的控制 本项目对地连墙成槽的影响高度重视，在地墙两侧分别布置了三轴水泥土搅拌桩作为槽壁加固措施，临近地铁一侧加强为两排。在施工过程中，应严格控制水泥掺量、提升速度等工艺参数，在成槽前采用取芯法进行强度、完整性等检测，各项指标达到设计要求方可进行成槽作业。（3）重视地连墙施工范围内的清障工作 本工程南侧原地下室围护边线距离新建地下室外墙线约 2.15m，原地下室围护采用土钉墙支护方案，土钉长度 79m，地连墙施工前应做好该侧地下障碍物清障工作，避免影响地墙施工146、。（4）基坑分块实施工序衔接控制 本基坑面积大，在实施过程中，应充分利用“时空效应”，尽量控制基底暴露时间，利用后浇带及支撑布置分块进行地下室结构施工。（5）合理编制基坑开挖方案 通过理论计算及实践来看，基坑开挖空间时序对基坑控制变形十分关键，应运用时空效应原理指导基坑施工，基坑开挖应分层、分段开挖。第一层土可采用全断面开挖，开挖第二、三、四层土方需采用分块、分段的开挖。基坑工程开工前应编制详细的施工组织方案，并应征得地铁公司的认可。施工过程中应加强管理，严格按照施工方案进行基坑开挖，应运用时空效应原理指导基坑施工，基坑开挖应分层、分段开挖，严禁进行大面积无序卸载，并结合基坑和地铁监测数据合理147、指导基坑工程施工。（6）基坑监测和信息化施工 本工程基坑面积大，开挖深度深，土方工程量大，施工周期长，为确保施工的安全和开挖的顺利进行，在整个施工过程中应进行全过程监测，实行动态管理和信息化施工。本基坑工程紧邻地铁已建地铁车站和区间盾构隧道，施工期间应补充地铁专项监测方案，完善地铁变形的应急预案，对已建地铁车站及隧道进行实时动态监测，根据监测结果信息化指导现场施工，确保地铁车站及隧道安全。（7）制定有针对性的应急预案 本项目实施前，除项目自身要求编制应急预案外，应独立编制应对地铁 2 号线相关控制指标报警的应急预案，从技术、组织、人员、物质等各方面做好工作，并加以演练，保证地铁 2 号线安全。（8）建议地铁商业结构加强措施 建议考虑采用一定的结构措施增加地铁商业的整体刚度，抵抗本基坑支撑传力引起的问题。建议采取增加地铁商业顶板和底板厚度、增加地铁商业侧墙厚度和配筋、底板下设置抗拔桩、地铁商业基坑顶部支撑不拆除等措施严格控制基坑开挖对地铁的不利影响。基坑开挖过程中加强对地铁商业结构的监测，必要时采取增设斜撑等措施控制变形。