江苏省城市轨道交通基坑工程安全等级 与变形控制指标研究

江苏省城市轨道交通基坑工程安全等级 与变形控制指标研究

作者：王涛 施斌

来源：《现代城市轨道交通》2019年第07期

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摘 要：基坑工程是城市轨道交通工程中投资较大、风险源最为集中的分部分项工程。为使基坑工程设计和施工做到安全可靠、经济合理，保证基坑自身和周边环境安全，应科学合理确定基坑工程的支护结构安全等级、环境保护等级和变形控制标准，但现行国家行业标准对上述指标的规定较为模糊。结合江苏省近 20 年城市轨道交通工程建设经验，针对上述指标提出了明确的参考划分标准，同时也明确了不同类型支护结构的稳定性验算内容，为江苏省城市轨道交通基坑工程设计提供参考。

关键词：城市轨道交通;基坑工程;安全等级;变形控制标准 中图分类号：U231.3 0 引言

截至2018年底，江苏省共建成和运营16条城市轨道交通线路（不含现代有轨电车），总里程约560 km。目前在建20余条线路，总里程超过600 km。江苏省城市轨道交通在建和运营总里程居国内前列，其中地下敷设方式占比超过80%，地下车站数量近600座，绝大部分采用明挖法施工。明挖车站分部分项工程中投资占比最大、风险最高的是基坑工程。

我国地域辽阔，各地工程水文地质条件差别较大，基坑工程类型众多，难以给出统一设计标准，因此现行国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012） [1]对基坑的安全等级、计算验算等内容的规定存在模糊之处。但基坑工程设计依据的标准对工程的工期、造价、安全风险等级有较大影响。基坑设计与计算控制标准的确定需遵循安全可靠与经济适用相统一的原则，既要控制工程本体和周围环境的安全，又要与目前的施工技术、管理水平相适应。 本文收集了江苏省内各城市轨道交通行业技术要求、现场监测数据和建设经验总结，并结合相关行业与地方标准，对江苏省城市轨道交通基坑工程安全等级、环境保护等级、变形控制标准、稳定性验算等设计和计算内容进行了专题研究，相关研究成果已成为江苏省工程建设标准编制的参考依据。 1 基坑支护结构安全等级

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基坑支护结构安全等级的确定主要参考现行国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）。但此规程对基坑安全等级的划分标准规定比较模糊，主要根据破坏后果的定性描述确定安全等级，可操作性不强。因此，应结合江苏省各城市轨道交通工程的建设经验和相关规定，以定量和定性相结合的方式确定基坑支护结构安全等级。

江苏省内已建和在建的城市轨道交通地下2层标准车站，主体结构基坑深度一般超过15 m，附属结构基坑深度一般为9～12 m。而将周边场地比较空旷的附属结构的基坑支护结构安全等级定为一级可能会造成一定的浪费，因此对于环境条件及地质条件复杂地区或软弱土[2]地区一级、二级基坑开挖深度分界应以12 m为宜，对于地质条件较好和环境保护要求相对较低地区开挖深度分界应以15 m为宜。

当基坑支护结构作为主体结构侧墙的一部分参与永久受力时，对基坑支护结构的强度、刚度、变形和稳定性都有较高要求，因此此类基坑支护结构的安全等级也宜定为一级。 根据建质 [2018] 31号文《关于实施<危险性较大的分部分项工程安全管理规定>有關问题的通知》，基坑开挖深度超过5 m（含5 m）的工程，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围，需组织专家进行专项论证。因此本文建议把二级、三级基坑的深度分界值定为5 m。基坑开挖深度

基坑支护结构安全等级应综合考虑基坑周边环境、地质条件和开挖深度等因素，可按表1进行划分和选取。

2 基坑工程环境保护等级

基坑工程环境保护等级的划分主要考虑环境保护对象的重要性程度和环境保护对象与基坑之间的距离。其中，环境保护对象的重要性程度划分主要依据《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》（GB 50652-2011）[3]对环境设施的重要性分类规定。

结合江苏省的相关建设经验，一般地层条件下城市轨道交通基坑工程环境保护等级划分可参见表2。

基坑工程所在地的地质水文条件对基坑的环境保护等级划分也有重要影响。江苏自北而南地质差异较大，某些地区存在一些性质很差的软弱土地层。针对软弱土地层中的基坑工程环境保护等级可根据工程实践经验拟定针对性标准。例如南京市江北新区针对长江漫滩地区的地层特性，将保护对象与基坑的距离较表2中对应的规定值增大了2～3 H[4]。 3 基坑工程变形控制标准

基坑工程的变形指标直接反映支护结构工作状态。基坑变形控制标准应根据基坑支护本身的变形承受能力和周边环境对附加变形的承受能力综合确定。

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由于我国各地区地质条件和经济发展水平差异较大，现行国家标准《地铁设计规范》（GB 50157-2013） [5]和行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）对基坑变形控制指标均没有明确规定，但是基坑的变形控制指标对基坑支护结构造价影响很大。若变形控制指标太严格，会导致支护结构造价大幅上升;若变形控制指标较宽松，又会带来安全隐患。过去江苏省城市轨道交通基坑变形控制标准主要参考上海的经验做法[6]，例如针对安全等级为一级的基坑，其地面最大沉降量≤0.1%H，支护结构最大水平位移≤0.14%H。然而实际工程中，相当数量的基坑监测变形数据超过了上述标准，导致基坑施工安全频繁报警，但实际工程并未发生险情。各工程在设计过程中为了满足上述严格的变形控制标准，可能需要采取地基加固、降水、加大支护桩（墙）刚度或加大支撑刚度等措施，导致了不必要的工程浪费。 基坑变形控制标准应综合考虑地质条件、周边设施使用现状及变形限值合理确定。当基坑周边环境没有明确的变形控制标准时，可参考现行国家标准《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB 50911-2013） [7]和江苏省地方标准《江苏省城市轨道交通工程监测规程》（DGJ 32/J 195-2015） [8]的相关规定，并结合江苏省在建和已建城市轨道交通线路的技术标准和工程经验确定。针对使用型式最广泛的桩、墙式围护结构，其变形控制指标可参见表3。 当基坑开挖影响范围内的保护对象已发生变形或结构病害，应在调查其使用现状并进行安全鉴定的基础之上，合理评估确定周边环境变形限值，相应从严控制基坑支护结构变形，确保安全。

4 基坑稳定性验算内容

基坑工程各项稳定性验算指标是确定坡率、支护桩（墙）插入比、支护桩（墙）强度、支撑数量、地基加固方案的最主要因素，也是决定基坑支护造价的最重要因素。但是现行国家标准《地铁设计规范》（GB 50157-2013）对基坑稳定性验算内容的规定存在一定争议。例如，针对桩、墙式支护结构，均要求进行抗倾覆和坑底土体抗隆起验算，但依据现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）规定，针对悬臂式和单支点锚拉式支护结构需进行抗倾覆稳定性验算，对多支点支护结构不需要计算此项验算;同时规定，当坑底以下为软土时，桩、墙式支护结构才需进行坑底土体抗隆起验算。

由于基坑抗倾覆和坑底土体抗隆起验算直接决定了支护结构的插入比，并对坑底加固的必要性和范围影响较大，进而对工程造价产生较大影响，因此需认真研究2项指标验算的前提条件。结合江苏省城市轨道交通建设经验所拟定的各类基坑工程稳定性验算内容可参见表4。 5 结语

城市轨道交通基坑工程主要位于主城区，基坑开挖深度大，周边环境复杂。江苏省在近20年的城市轨道交通建设历程中在地下工程方面积累了大量的经验和教训，对基坑工程的设计认识也在不断发展。基坑工程的安全性和经济性是互为矛盾而又辩证统一的，如何做到兼顾两者需要工程设计人员结合工程实践经验，不断总结和摸索。基坑工程的安全等级和变形控制

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指标应在统一原则的前提下因地制宜，求同存异。既要有地区性的指导标准，让江苏省内各城市轨道交通建设项目有标准可参考;同时也适当放宽标准的适用范围，根据各地区地质条件和工程经验拟定针对性标准，做到基坑工程安全与经济的统一协调。 参考文献

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[6]; DG/TJ 08-109-2017 上海城市轨道交通设计规范[S]. 上海：同济大学出版社，2017. [7]; GB 50911-2013 城市轨道交通工程监测技术规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2013. [8]; DGJ 32/J 195-2015 江苏省城市轨道交通工程监测规程[S]. 江苏南京：江苏凤凰科学技术出版社，2015.

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Study on safety level and deformation control index of transit foundation pit works in Jiangsu Province

Wang Tao， Shi Bin

Abstract： Foundation pit engineering work is a part of urban rail transit engineering， which invests heavily and has the most concentrated risk sources. In order to make the design and

construction of foundation pit safe， reliable， economical and reasonable， and to ensure the safety of the foundation pit itself and the surrounding environment， it is necessary to scientifically and reasonably determine the safety level， environmental protection level and deformation control standard of the supporting structure of the foundation pit project. However， the current national industry standards have unclear provisions on the above indicators. Based on the construction experience of urban rail transit projects in Jiangsu Province in the past 20 years， this paper systematically summarizes and puts forward clear reference criteria for the above indicators， and also clarifies the stability checking contents of different types of supporting structures， which provides reference for the design of urban rail transit foundation pit works in Jiangsu Province. Keywords： urban rail transit， foundation pit engineering， safety level， deformation control standard