Research on Construction Technology of Super-Long Foundation Pit Adjacent to Railways
Shi Pengtao
China Railway 24th Bureau Group Shanghai Tiejian Engineering Co.,Ltd.

Abstract:Construction of super-long foundation pits near railways demands strict subgrade deformation control to ensure operational safety.Using a B-row foundation pit as an example,this study validates the effectiveness of key measures—including support structures,water sealing,and railway impact mitigation—through construction and monitoring data.Results show these methods successfully limit subgrade deformation within code requirements.Optimized solutions integrating fiber-optic monitoring and perimeter protection systems are proposed,offering practical guidance for similar projects.

Keywords:adjacent railway construction;super-long foundation pits;pit deformation

0引言

随着城市轨道交通与铁路枢纽的快速发展，邻近铁路的超长基坑工程面临复杂的环境挑战。此类工程不仅需满足自身结构安全，还需保证邻近铁路运营的稳定性，而在邻近铁路基坑施工过程中会因各种因素对铁路路基造成一定影响^[]，一旦基坑施工出现问题极易引发铁路线路变形、造成严重后果^[]，故需科学合理的施工技术支撑。

本文以某工程B排基坑为例，从支护设计、止水效果及铁路影响控制等方面展开，分析实施方案。研究表明：基于施工全过程的监测数据分析，实施方案所采取的一系列技术手段可保证在基坑施工过程中运营线路的平顺性和变形控制，而通过与现有研究对比，实施方案在基坑止渗漏监测、防侵限等方面提出优化建议，为类似工程提供技术参考。

1工程概况

1.1项目基本信息

该工程位于上海市闵行区莘庄镇，采用上盖形式南北上跨莘庄国铁站场，平均宽约87m，东西沿铁路长约440m。涉铁基坑共分为三个，从南至北依次记为A、B、C排基坑，各排基坑宽约8.5m，长约440m，其中B排基坑因其施工时距离运营铁路中心线最近距离仅5.58m，为施工核心区段，故以其为对象进行分析。

图 1  B排基坑与线路平面关系图

根据地勘报告，基坑开挖主要在①1层、①2层、②层、③1层、③2层、④层、⑤1a及⑤1层土中进行。表层①1层土质松散，易发生塌方现象，①2层流塑状暗浜土易产生流变而造成基坑失稳，③1层为砂质粉土极易形成涌水、流砂、坍塌等施工不良现象，③2、④、⑤1a及⑤1层为流塑～软塑状软土易产生流变而造成基坑失稳，⑤1a层中夹有较多的粉性土，易行成流土、涌水现象。基坑底大部分位于⑤1、⑤1a层中，该两层土质较软，可能产生坑底隆起现象。

1.2  基坑设计

B排基坑最大开挖深度为5.4m，最大宽度8.5m，距离铁路净距约为5.58m~10.2m。

基坑支护采用灌注桩+内支撑支护，灌注桩采用φ800@1000mm钻孔灌注桩，插入深度为坑底以下8.2m。内支撑采用700×600mm混凝土支撑，支撑最大水平间距为6m。坑底设置4m厚水泥土搅拌桩加固，加固采用φ500@800水泥土搅拌桩。

坑外设置一排φ650@400mm搅拌桩止水帷幕，灌注桩间侧设置一排φ600@1000mm压密注浆桩，插入坑底以下深度为2.5m。

图 2  基坑平面布置图

2  基坑变形控制要求

2.1  基坑本体变形控制要求

B排基坑根据安全等级确定按二级基坑监测等级要求实施监测，监测频率为1次/1d，其监测报警值如下：

表1  基坑监测报警值

2.2  铁路变形控制要求

B排基坑邻近的沪春铁路为Ⅰ级铁路，繁忙干线，电气化铁路，设计行车速度160km/h。根据铁路相关要求，监测频率为1次/2h，其监测报警值如下：

表 2  铁路监测报警值

3  施工关键技术分析

3.1  支护结构分析

3.1.1  参数验证

（1）荷载取用

因B排基坑除北侧运营铁路外，其南侧为一条7m宽双向施工便道，便道与 B 排承台基坑净距约为 1m~3m。

经计算，铁路荷载为65kPa，便道内荷载为40kPa，便道外荷载为20kPa。分别以铁路荷载和便道荷载对施工过程中基坑变形进行计算分析，计算简化模型如下图所示。

（a）铁路侧计算简化模型                                     （b）便道侧计算简化模型

图 3  计算简化模型

（2）施工工况

通过对施工过程分析，基坑施工可划分为5种工况：

表 3  施工工况划分表

（3）计算分析

通过对基坑两侧不同荷载作用下各工况的支护结构变形验算，支护结构各项强度、稳定性指标均满足要求。围护桩最大水平位移为 8.3mm，基坑周边最大地表沉降为 11.4mm，桩顶处最大竖向位移为 2.6mm，桩顶最大水平位移为 5.1mm，满足基坑自身变形控制要求及运营铁路对周边基坑的变形控制要求。

（a）铁路侧围护桩变形内力包络图                         （b）便道侧围护桩变形内力包络图

图 4  围护桩变形内力包络图

图 5  最大地表沉降、桩顶竖向位移

3.1.2  实测数据

基坑实施过程中基坑变形速率、累计变化量均在限值范围内，以累计变形最大的基坑监测数据为例，基坑支护结构变形均小于计算变形，表明基坑支护结构设计各项参数可靠、施工质量优良。

表 4  实际监测数据与计算值对比

3.2  止水效果分析

B排基坑采用“搅拌桩-旋喷桩”复合止水工艺，即在基坑结构外施打一圈φ650@400mm 水泥搅拌桩做止水帷幕，并在搅拌桩与围护桩间增设一圈φ600@1000mm 旋喷桩进行抗渗补强。经工艺性试验，确定主要施工技术参数如下：

表 5  搅拌桩与旋喷桩施工主要技术参数

3.2.1  止水效果

由于B排基坑紧邻铁路施工，基坑开挖时设有专人盯控，经巡检发现，部分基坑开挖后桩间接缝处出现局部渗漏，渗漏点3处，均位于铁路侧。因及时采取临时棉絮封堵、挂钢筋网片喷射混凝土等措施，漏点均被修复。

经分析，其渗漏原因为铁路侧搅拌桩和旋喷桩施工时考虑邻铁施工，为避免引起铁路路基变形喷浆压力较低分别为0.4MPa和0.3MPa，从而导致部分区域因喷浆压力不足未有效止水。

通过对比，便道侧搅拌桩和旋喷桩因远离铁路，施工时喷浆压力较高，分别为0.6MPa和0.6MPa，取得了良好的止水效果。

3.2.2  优化建议

搅拌桩止水帷幕已成为一种常见止水工艺，但因各种因素作用仍存在基坑渗漏可能。B排基坑在施工过程中，采用的基坑渗漏监控手段仍为人工监测^[]，而渗漏点发展速度较快，若在其早期未及时发现封堵将会导致次生灾害发生。

此时可引入分布式光纤温度应变监测系统^[]，对基坑渗漏情况做实时监测、定位，为发现、处置渗漏点赢得时间。

3.3  铁路行车影响分析

邻近铁路基坑施工既有施工作业人员多、机械多的一般性，又因其所处软土地区地质条件差、营运铁路线路对平顺性要求高的特殊性，导致在其施工过程中容易因管控不到位对铁路正常运营造成影响。

3.3.1  基坑施工对铁路行车可能存在的影响

邻近铁路基坑施工对铁路行车影响主要分为施工人员、作业机械侵限的直接影响和基坑施工过程中引发的路基变形、线路变形的间接影响。具体可表现为以下几个方面：

（1）作业工具、材料、机械侵限，影响列车运行；

（2）施工作业过程中机械损坏铁路管线，影响列车运行；

（3）施工作业过程中，基坑开挖导致线路路基变形，进而导致线路变形，影响线路平顺性，危及行车安全。

3.3.2  减小对铁路行车影响的措施

在B排基坑施工过程中为减小对铁路行车影响所采取的措施主要有：

（1）在机械选型时，充分考虑机械倾覆侵限风险，例如在围护桩施工时选用低塔架桩机施工，并按背离铁路拉设三根缆风绳防止机械倾覆；

（2）在施工区段列车以60km/h的速度进行慢行，以降低事故发生概率、减少事故损失；

（3）严格按照设计图纸、方案要求施工，确保基坑支护结构完整、止水措施有效；

（4）基坑施工过程中每2小时由专人进入线路进行巡检养护，施工期间按监测方案对基坑、铁路路基、接触网立柱等进行连续自动化监测。

3.3.3  优化建议

施工期间对防止人员、机械侵限的管控主要依赖人工盯控，消耗大量人力、财力，且因管理人员素质和管理能力参差不齐，难以达到不间断防控。此时可引入周界入侵探测系统^[]实现对作业人员和施工机械的管控，防止侵限。

4  结束语

本文以新建莘庄镇222号地块（莘庄地铁站上盖综合开发项目）三期工程铁路大平台总承包工程B排基坑施工为例，从支护结构、止水效果及铁路行车影响等方面对邻近铁路超长基坑施工技术进行了探讨，结合相关技术要求、实际监测数据对其实施效果进行了评价并提出了可改进的建议，主要得出以下结论：

（1）在距铁路线路中心线5.58m外，最大挖深为 5.4m，最大宽度8.5m，基坑安全等级为二级时，基坑支护可采用φ800@1000mm 灌注桩+700×600mm内支撑支护（支撑最大间距6m）的形式，可满足变形要求。

（2）采用止水帷幕+旋喷桩的止水工艺可以满足设计要求，达到止水效果，但还需采取自动化监测手段加强对基坑渗漏的管控；

（3）邻近铁路超长基坑施工时，因其复杂性，作业人员、施工机械、施工方法等都存在影响铁路行车安全的可能，需要制定完善的施工管理制度、采取更为先进的管控措施确保行车安全。

参考文献

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