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1、既有地下结构周边微距离开挖的设计与既有地下结构周边微距离开挖的设计与 施工技术施工技术 目录 1.概述；概述； 2.与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工；与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工； 3.上跨地铁基坑的设计及施工；上跨地铁基坑的设计及施工； 4.盾构下穿既有隧道的结构设计盾构下穿既有隧道的结构设计; 一、概述 随着城市地下空间的开发，在既有地下结构侧向、顶部、正下方进行随着城市地下空间的开发，在既有地下结构侧向、顶部、正下方进行 开挖施工案例越来越多。开挖施工案例越来越多。 侧向开挖侧向开挖顶部开挖顶部开挖下方开挖（下方开挖（暗挖暗挖） 一、概述 Heish认为对于基坑开挖凹槽形的地表沉
2、降，对于基坑开挖凹槽形的地表沉降， 距离基坑距离基坑02H为主要影响区，为主要影响区，24H为次为次 要影响区。要影响区。 欧章煜和谢百钩通过有限元分析认为基坑 开挖造成的地表沉降主要影响区约等于2H。 吕少伟和刘国彬通过上海地区实测数据认 为基坑开挖造成的土体水平位移发生在土体水平位移发生在1H 范围内，其中范围内，其中01/3H为整体滑动区为整体滑动区 ， 1/3HH为线性递减区。为线性递减区。 侧向基坑开挖影响侧向基坑开挖影响 Heish地表沉降曲线地表沉降曲线 刘国彬等土体水平位移刘国彬等土体水平位移 一、概述 刘国彬等认为基坑开挖造成的竖向沉降在基坑开挖造成的竖向沉降在 基坑开挖面以
3、上与地面沉降曲线近似。基坑开挖面以上与地面沉降曲线近似。开 挖面以下至两倍开挖深度沉降线性减小为 零。 上海市基坑规范根据保护建构筑物性质及 其与基坑的距离确定基坑环境保护等级。 对于重要建筑，距离对于重要建筑，距离0-1H为一级，为一级，1-2H为为 二级，其余为三级。二级，其余为三级。 综上，对于基坑开挖的侧向影响，距离 00.3H为强烈影响区，0.31H为显著影响 区，1H2H为一般影响区，2H以外为弱影 响区。 侧向基坑开挖影响侧向基坑开挖影响 刘国彬等土体竖向位移刘国彬等土体竖向位移 一、概述 刘燕等根据上海杨高南路站实测数据认为坑底下一倍开挖深度为显著回弹影响坑底下一倍开挖深度为显
4、著回弹影响 区，区，1-2倍开挖深度之间为过渡区域，倍开挖深度之间为过渡区域，2倍开挖深度以外为弱影响区。倍开挖深度以外为弱影响区。 顶部基坑开挖影响顶部基坑开挖影响 开挖对坑底以下土体影响开挖对坑底以下土体影响 杨高南路实测回弹曲线杨高南路实测回弹曲线 一、概述 日本既有铁路隧道接近施工指南认为，当下穿隧道与既有隧道间距小于 0.5D时，新建隧道可能会影响既有隧道结构。考虑到这一规定是基于沉积粉砂 岩做出的，间距间距01D为下部开挖强烈影响区，为下部开挖强烈影响区，1D2D为一般影响区，为一般影响区，2D以上以上 为弱影响区。为弱影响区。 下部开挖影响下部开挖影响 新建隧道对既有隧道的影响新
5、建隧道对既有隧道的影响 一、概述 综合以上，将既有地下结构侧向距离小于将既有地下结构侧向距离小于0.3H，上方开挖基坑距离小于，上方开挖基坑距离小于1H， 下方开挖隧道距离小于下方开挖隧道距离小于1D的三种对既有地下结构影响最强情况称为微距离的三种对既有地下结构影响最强情况称为微距离 开挖。开挖。 既有地下结构微距离开挖既有地下结构微距离开挖 一、概述 根据上海等软土地区的施工实践，微距离开挖对于既有结构影响极大，根据上海等软土地区的施工实践，微距离开挖对于既有结构影响极大， 应采用相应措施减小影响。根据相应的工程特点可采取的措施分为主动措应采用相应措施减小影响。根据相应的工程特点可采取的措施
6、分为主动措 施和被动措施：施和被动措施： （1）主动措施。通过加强既有结构，使其具有较强的抗变形能力和结）主动措施。通过加强既有结构，使其具有较强的抗变形能力和结 构强度。构强度。 （2）被动措施。通过加强后开挖基坑刚度、设置影响隔离桩或周边土）被动措施。通过加强后开挖基坑刚度、设置影响隔离桩或周边土 体加固减小开挖影响。体加固减小开挖影响。 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 上海某基坑项目位于浦东新区，工程紧邻世纪大道上海某基坑项目位于浦东新区，工程紧邻世纪大道2、4、6、9四线换四线换 乘枢纽车站及乘枢纽车站及2号、号、4号、号、9号线区间，号线区间，6号线区间将本基坑工程一分为二。
7、号线区间将本基坑工程一分为二。 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 其中4a及4b基坑与既有地铁6号线明挖区间共用围护地墙。 4a及4b基 坑宽约20m，基坑开挖深度约19m。地铁6号线明挖区间底板埋深约9m。 基坑采用明挖顺做法，先施工4a后施工4b。 东 方 路 潍 坊 路 世 纪 大 道 车 站 张 杨 路 4c-2 4c-1 3b-2 3b-1 3a 5b 5a 3c 4a 4b 1-1 1-2 2 6号线 9号线 2号线 4号线 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 本工程属于侧向微距离施工，侧向微距离施工，工程特点是： （1）共用围护墙，缺少一般紧邻施工的土体过渡区，基坑开挖
8、造成的围护 侧向变形将直接作用于构筑物； （2）基坑开挖容易造成构筑物上浮； 由于六号线明挖区间已实施，所采取的被动措施包括： （1）采用钢支撑，减少支撑刚度的形成时间。 （2）设置影响隔离桩。 （3）坑内土体加固。 （4）采用支撑轴力自动补偿系统。 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 为减少支撑刚度的形成时间，设计方案由原设计四道砼支撑改为五道支撑， 其中第一、第三道保留混凝土支撑，其余三道支撑均采用钢支撑。 原支撑方案 最终支撑方案 采用钢支撑采用钢支撑 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 在靠近地铁6号线明挖段东、西侧分别打设19根及21根钻孔灌注桩以减小 基坑开挖对结构影响，同
9、时该桩兼做变形控制桩，抑制隧道结构上浮。灌 注桩有效桩长66.9m，进入1层。 沉降变形控制桩平面布置 N 纵向变形控制桩 M6明挖段 设置影响隔离桩基设置影响隔离桩基 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 同时为了减少坑底隆起，4a、4b两基坑进行全基坑SMW工法桩满堂加固。 东 方 路 潍 坊 路 世 纪 大 道 张 杨 路 4c-2 4c-1 3b-2 3b-1 3a 5b 5a 3c 4a 4b 1-1 1-2 2 掺量20% 掺量10% 掺量20% -0.65 -20.00 掺量10% -24.90 设置坑内加固设置坑内加固 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 机械设备进场 分
10、块开挖至支撑 中心标高下1.2m 地下连续墙上打 凿、（植筋）焊钢 板、钢牛腿施工 焊接槽钢连杆托架 钢支撑场外拼装 安装型钢连杆 钢支撑吊装 安装钢箱体 施加预应力 钢支撑轴力自动补偿系统钢支撑轴力自动补偿系统 钢支撑轴力自动补偿系统的 组成：由液压动力泵站系统、 千斤顶轴力补偿装置、电气控 制和监控系统等组成。 钢支撑轴力自动补偿系统的钢支撑轴力自动补偿系统的 工作原理：工作原理：根据作用力和反作 用力定律可知，钢支撑轴力自 动补偿系统只要保持钢支撑液 压系统适当的压力值，即钢支 撑对地下连续墙有足够的支撑 力，就可以保证地下连续墙不 发生变形。如果安装在钢支撑安装在钢支撑 内的液压千斤顶
11、通过电控调节内的液压千斤顶通过电控调节 ，对地下连续墙产生稳定的支，对地下连续墙产生稳定的支 撑应力撑应力，就可保证基坑围护结 构、围护墙顶和地下连续墙墙 体不发生变形，从而保护基坑保护基坑 周边设施的安全。周边设施的安全。 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 系统运行系统运行：每个千斤顶安装完 成后，均可单独保压，可单独读 取其即时压力。 当即时压力低于轴力设计值当即时压力低于轴力设计值 100KN时，控制系统自动开启油时，控制系统自动开启油 泵，进行加压；当压力超出轴力泵，进行加压；当压力超出轴力 设计值设计值100KN时，系统会发出警时，系统会发出警 报，现场工作人员将进行手动卸报，
12、现场工作人员将进行手动卸 压。压。上述浮动范围可按现场情况 适当调整。 4a区的钢管支撑平面布置图 4b区的钢管支撑平面布置图 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 4a区钢支撑施工区钢支撑施工钢支撑数钢支撑数 量量 施加轴力施加轴力4b区钢支撑施工区钢支撑施工钢支撑数量钢支撑数量施加轴力施加轴力设备设备 第二道钢支撑24根800KN第二道钢支撑27根1000KN采用钢支 撑液压自 动伺服系 统。 第三道临时钢换 撑 18根500KN第三道临时钢换撑24根800KN 第四道钢支撑24根1000KN第四道钢支撑27根1500KN 第五道钢支撑24根1000KN第五道钢支撑27根1500KN 二
13、、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 监测结果监测结果 -8 -4 0 4 8 4-145-45-246-137-37-238-129-1 时间/d 墙顶垂直位移/mm D76D72D78 （1）随着基坑开挖，墙顶竖）随着基坑开挖，墙顶竖 向位移随时间的变化呈“锯齿型”向位移随时间的变化呈“锯齿型” 增长；增长； （2）实测表明由于设置影响）实测表明由于设置影响 隔离桩，地墙隆起变形得到很好隔离桩，地墙隆起变形得到很好 的控制。的控制。 4a开挖地墙隆起 -4 0 4 8 12 7-278-68-168-269-59-15 时间/d 墙顶垂直位移/mm D60D66D75D71 4b开挖地墙隆
14、起 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 苏州某隧道工程与某地铁车站相邻，拟两者共用地墙围护。根据工期，苏州某隧道工程与某地铁车站相邻，拟两者共用地墙围护。根据工期， 隧道先行实施，后实施地铁车站，车站实施时隧道已通车运营。隧道先行实施，后实施地铁车站，车站实施时隧道已通车运营。 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 地铁车站基坑开挖深度地铁车站基坑开挖深度16.6m，宽约，宽约21m，共设置四道支撑，第一道，共设置四道支撑，第一道 为混凝土支撑，下面三道为钢支撑。车站基坑与隧道共用为混凝土支撑，下面三道为钢支撑。车站基坑与隧道共用1m厚围护墙。厚围护墙。 典型断面一典型断面一 典型断面二
15、典型断面二 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 本工程属于侧向微距离施工，侧向微距离施工，工程特点是： （1）先施工埋深较浅的隧道 ，后施工较深地铁车站 。基坑施工先浅后深，基坑施工先浅后深， 后施工基坑的变形会对先期完成结构造成影响；后施工基坑的变形会对先期完成结构造成影响； （2）后施工基坑与先施工隧道结构围护共墙，无土体缓冲，对先期结构影 响教大； （3）隧道与地铁车站同时规划设计，可以在隧道结构上采取主动控制措施 减少后期沉降。 所采取的措施： （1）设置沉降变形控制桩基，增加隧道结构刚度和抗变形能力。 （2）在隧道结构和共用围护墙间设置砂层隔离带，减小后期施工对隧道的 拖带效应。
16、 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 在隧道两侧分别打设沉降变形控制桩以控制地铁基坑开挖造成的隧道上浮， 靠近一侧桩间距为3m，另一侧间距为6m。 设置沉降变形控制桩基设置沉降变形控制桩基 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 根据有限元计算结果，该桩除作为竖向沉降隆起桩基外，由于地铁基坑开挖造成结 构的侧向位移，尚应考虑水平承载力设计 。 设置沉降变形控制桩基设置沉降变形控制桩基 二、与构筑物共用围护墙的基坑设计与施工 地铁基坑开挖后，共用地墙将会有较大隆起，可能对隧道造成不利影响。 故在隧道侧墙和共用地墙之间设置500mm砂层隔离带。 增设砂层隔离带，减小拖带效应增设砂层隔离带，减小拖带效应 三、上跨地铁基坑设计与施工 对基坑开挖造成的隧道变形进行对基坑开挖造成的隧道变形进行 有限元模拟。结果表明：有限元模拟。结果表明：在采取了在采取了 以上措施后，后期基坑开挖对隧道以上措施后，后期基坑开挖对隧道 的影响控制在保护标准以内。的影响控制在保护标准以内。 三、上跨地铁基坑设计与施工 苏州某隧道明挖上跨运营地铁区间。隧道与地铁区
