在城市軌道交通高速發(fā)展的時代浪潮中，地鐵已從單一的公共交通載體躍升為城市發(fā)展的“動脈”，驅(qū)動著以軌道交通為導(dǎo)向的城市TOD模式蓬勃興起。隨著城市地下空間開發(fā)規(guī)模持續(xù)擴張、環(huán)境日益復(fù)雜，緊鄰運營地鐵的深基坑工程面臨著前所未有的挑戰(zhàn)——如何在保障地鐵結(jié)構(gòu)安全的前提下，實現(xiàn)地下空間的高效拓建？這一命題成為新時代城市地下工程建設(shè)的關(guān)鍵課題。作為深耕巖土工程領(lǐng)域多年的技術(shù)團隊，地勘院依托豐富工程實踐經(jīng)驗與持續(xù)的科技創(chuàng)新成果，成功攻克“復(fù)雜環(huán)境下深基坑地鐵保護設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù)”，形成了一套覆蓋設(shè)計、施工、監(jiān)測全周期的技術(shù)體系，為超大城市復(fù)雜地下空間開發(fā)利用安全提供了“地勘方案”。工程挑戰(zhàn)：軟土地區(qū)緊鄰地鐵的地下空間拓建難題以琨泰名苑、琨泰公寓及琨泰中心項目為典型代表，是國內(nèi)軟土地區(qū)首例在時速60km/h運營地鐵車站及盾構(gòu)兩側(cè)拓建的地下綜合體工程，工程風(fēng)險等級達特級，其復(fù)雜性堪稱“地下工程的百科全書”。項目需在運營地鐵線路車輛高速過站不停、4個出入口同步嵌入拓建地塊的嚴(yán)苛條件下施工，同時應(yīng)對地鐵兩側(cè)11.8m與17.1m的深淺高差挑戰(zhàn)；更需在天津軟土特有的海陸交互沉積地層中，破解坑底多層承壓水與毗鄰北運河的復(fù)雜水系難題；尤為嚴(yán)苛的是，地鐵結(jié)構(gòu)變形指標(biāo)控制在豎向12mm、水平6mm以內(nèi)，精度遠超行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在動態(tài)平衡中實現(xiàn)風(fēng)險管控，書寫了地下空間開發(fā)的極限突破。 關(guān)鍵技術(shù)突破：多維度保障地鐵安全面對極限挑戰(zhàn)，地勘技術(shù)團隊以“安全為綱、創(chuàng)新為刃”，圍繞“變形控制”核心目標(biāo)，研發(fā)形成五大關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建起覆蓋“設(shè)計-施工-監(jiān)測”的全鏈條技術(shù)體系。 采用創(chuàng)新性大分倉開挖設(shè)計技術(shù)團隊突破傳統(tǒng)模式，大膽采用“大分倉、小開挖、遠地鐵、早封閉”設(shè)計原則，經(jīng)過多輪優(yōu)化，將初始12個分倉方案精簡至6個，既節(jié)省支護造價約2000萬元，更大幅縮短了臨近運營地鐵軟土深基坑的建設(shè)周期，為同類工程提供了“分倉設(shè)計”的標(biāo)準(zhǔn)化范式。 地鐵兩側(cè)對稱支撐設(shè)計及撐橋一體化設(shè)計采用墻撐支護，對撐與大面積桁架支撐相結(jié)合，近地鐵側(cè)設(shè)置加強板，滿足支撐變形、出土棧橋及局部加載要求。同時，基坑左右兩側(cè)對稱設(shè)置水平支撐，保證整體水平剛度，在支撐關(guān)鍵節(jié)點采用斜撐、角撐、內(nèi)扶壁地連墻、微膨脹混凝土和軸力伺服系統(tǒng)等措施，加強支撐薄弱節(jié)點。 基坑實時動態(tài)降水耦合作用控制地鐵變形措施通過按需、定量動態(tài)降水，結(jié)合地鐵變形情況精準(zhǔn)控制地鐵兩側(cè)上部潛水水位高差，減小地鐵水平變形。主動降低基坑底第一承壓水含水層水頭高度，利用坑底土體壓縮沉降抵消大面積開挖造成的車站隆起變形。當(dāng)基坑內(nèi)側(cè)長期降水導(dǎo)致外側(cè)承壓水水頭降低，引起隧道段基坑內(nèi)外側(cè)差異沉降增大時，及時啟動外側(cè)回灌井，有效減小隧道差異沉降。 站頂區(qū)間動態(tài)加載控制站體隆起措施在滿足車站及隧道區(qū)域荷載控制要求的基礎(chǔ)上，在車站和商業(yè)結(jié)構(gòu)頂板上方設(shè)置載荷板，通過動態(tài)堆載土體和鋼材等荷重，精準(zhǔn)控制地鐵車站和隧道隆起變形。 基于智能監(jiān)測、數(shù)值分析協(xié)同一體化平臺，實現(xiàn)動態(tài)反饋控制措施建立數(shù)值模型，確定設(shè)計、監(jiān)測、降水方案，根據(jù)綜合施工工況進行模擬反演，推導(dǎo)變形數(shù)據(jù)。智能監(jiān)測分析系統(tǒng)自動分析預(yù)警，及時調(diào)整施工措施，確保地鐵變形得到有效控制。 關(guān)鍵技術(shù)推廣應(yīng)用：助力多個涉軌項目安全施工2019年-2022年完成的琨泰名苑、琨泰公寓及琨泰中心基坑支護設(shè)計項目，位于天津市河北區(qū)辛莊大街。在該項目中，采用“深大基坑分倉方案和施工方法研究”成果，在支護設(shè)計中運用“數(shù)值模擬分析和設(shè)計相結(jié)合”的思路，結(jié)合“大倉小挖”基坑設(shè)計技術(shù)理念以及“遠深近淺，間隔跳倉”的基坑設(shè)計施工方法等精細化設(shè)計措施，有效保證了基坑和地鐵的變形安全。通過這些技術(shù)手段，降低工程施工費、材料費及措施費共計約6300萬元。獲得了2024年度天津市優(yōu)秀勘察設(shè)計成果一等獎。2021-2022年完成的綜藝廣場項目（南樓項目）位于天津市河西區(qū)愛國道與大沽南路交口處西南側(cè)。該項目結(jié)合現(xiàn)場實際情況，應(yīng)用“緊鄰地鐵復(fù)雜環(huán)境下深基坑地鐵保護設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù)”中的“安全技術(shù)控制研究”成果，在支護設(shè)計與施工中通過一系列手段有效控制了地鐵變形，保證了基坑和地鐵的變形安全，同時降低了工程成本。該技術(shù)成果在本項目的成功應(yīng)用，為后續(xù)類似工程提供了可靠的實踐范例。南門外項目：考慮變形規(guī)律嚴(yán)格控制2022年起至今開展的南門外大街商圈北部片區(qū)城市更新基坑支護設(shè)計項目，位于天津市和平區(qū)南門外大街與南馬路交口，分A、B、C三個地塊，總用地面積約4.6萬㎡。項目緊鄰運營中的地鐵2號線以及建設(shè)中的地鐵7號線鼓樓站。地勘院技術(shù)團隊在支護設(shè)計中充分考慮該成果對臨近地鐵基坑變形規(guī)律的影響，采取一系列創(chuàng)新工藝措施嚴(yán)格控制地鐵變形，確保了基坑和地鐵的安全。這不僅保障了工程的順利進行，還降低了工程施工費、材料費及措施費，為后期同類型項目增強了巖土設(shè)計技術(shù)經(jīng)驗儲備。 技術(shù)成果：經(jīng)濟與社會效益雙豐收通過對上述多個復(fù)雜環(huán)境下深基坑地鐵保護設(shè)計項目的總結(jié)與提升，形成了豐碩的技術(shù)成果。在專利申請方面，已取得《地鐵雙側(cè)拓建隆沉控制的設(shè)計施工方案優(yōu)化方法及系統(tǒng)》《一種地鐵雙側(cè)拓建的開挖沉降值預(yù)測方法及系統(tǒng)》《一種地下結(jié)構(gòu)的抗隆起動態(tài)加載分析方法及系統(tǒng)》等總計20余項發(fā)明專利、實用新型專利及軟件著作權(quán)。與中建八局及北京交通大學(xué)聯(lián)合合作，依托高校科研優(yōu)勢，形成分項專題報告3項，包括《大型地鐵拓建工程的設(shè)計施工風(fēng)險評估及控制技術(shù)研究報告》等，發(fā)表了《緊鄰地鐵大型基坑群分倉對運營地鐵結(jié)構(gòu)的影響分析》等核心期刊論文5篇。 這些技術(shù)成果的成功應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。不僅保障了地鐵運營安全，拓建工程的順利實施還有效提升了城市核心區(qū)地下空間的利用效率，贏得了業(yè)主和社會各界的一致好評。琨泰名苑、琨泰公寓及琨泰中心項目作為天津市在施難度最大的特級風(fēng)險深基坑項目，吸引了天津市行業(yè)內(nèi)高校、設(shè)計院、施工企業(yè)權(quán)威專家多次到項目觀摩交流，主流媒體也多次報道項目紀(jì)實，極大地提升了我院在巖土工程行業(yè)的技術(shù)影響力，為后續(xù)市場開拓和承接類似工程提供了強有力的技術(shù)支撐，更為類似工程提供了寶貴的借鑒。從“解決難題”到“引領(lǐng)標(biāo)準(zhǔn)”，從“單個工程”到“行業(yè)賦能”，“復(fù)雜環(huán)境下深基坑地鐵保護設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù)”的突破，是我局65年來創(chuàng)新發(fā)展的一個生動縮影。未來，我們將繼續(xù)以科技創(chuàng)新為引擎，以服務(wù)城市為己任，為地礦事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、為城市建設(shè)更安全美好的地下空間，書寫新的輝煌篇章！
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