合肥南站综合交通枢纽南广场工程位于合肥市包河区，工程用地呈方形，北邻国道312线，南接繁华大道，东西规划2条南站场区道路。场地东西长213m，南北宽190m，总用地面积4.4万m²，地势南高北低。

　　 合肥南站南广场基坑工程可分为西侧地下3层区、东侧地下1层区。东侧地下1层区下方有合肥地铁1号线盾构区间穿过 (已运营) ，由图1可知，基坑内大部分地区均处于地铁控制保护区范围。其中，1号线盾构区间结构顶绝对标高为15.411～16.880m。

　　 地铁1号线采用盾构隧道，外径6m，管片厚度0.3m;当基坑开挖时，1号线区间处于运营阶段。

　　 依据岩土工程勘察报告，本工程场地属南淝河二级阶地，地形平坦开阔，场地略有起伏。

　　 合肥南站南广场地下结构以下有1, 5号线的4条盾构区间穿过，其中1号线右线盾构区间离东、西两侧地下结构最小净距为4.5, 11.3m。基坑地层开挖对区间周围地层位移和应力影响较大，从而影响盾构区间结构安全。

　　 将基坑侧壁安全等级定为一级，确定相应的变形控制指标。本工程分析的区段长398.082m，区间里程为 (1号线右线区间) K15+355.878—K15+753.960。

　　 由于地铁属于地下构筑物，存在自然沉降的可能，且地铁处于正常运行状态，地铁车辆动荷载也可能加重自身沉降。对此建立监测体系，以判别地铁隧道沉降和水平位移值，该监测数据频率为6个月/次，监测周期较长，影响判别地铁盾构区间安全状态。

　　 基坑开挖过程中会导致基坑附近地区部分地层损失，并改变原有土石地层应力平衡状态，继而导致地铁沉降和水平位移。

　　 深基坑开挖过程必然改变地层原来的应力分布，不适当的开挖方案、不及时的支护很有可能造成隧道压缩变形，继而造成盾构结构破坏，严重影响轨道交通正常运行，甚至影响地铁整体安全。

　　 为保证项目正常实施，根据前述工程风险点，采用MIDAS GTS NX对1号线盾构区间结构及基坑受分块开挖的影响进行三维全过程施工模拟。

　　 采用“地层-结构”模型。将地层视为弹塑性体，采用修正莫尔-库仑模型，实体单元模拟;盾构隧道、基坑围护桩、基坑底板等结构均采用各向同性弹性模型，其中盾构隧道、基坑围护桩用板单元模拟 (基坑双排桩按双排板单元，按等刚度墙模拟) 。

　　 1) 建立模型，赋予相应的地层参数，施加边界约束，计算地层的初始地应力场，并将地层位移场和速度场清零;考虑基坑开挖前，基坑东侧盾构区间上部已挖除部分土体，且1, 5号线区间已建造完成，因此在计算基坑东侧提前挖土施工和区间隧道施工的地应力场后，将地层位移场和速度场再次清零，并作为初始状态，记作CS3。

　　 2) 根据合肥南站南广场基坑开挖对1号线盾构区间右线的影响，列出了如表1所示主要施工步序。

　　 3) 施工过程共有3套方案，区别在西侧基坑保护区的分条分块尺寸上，按分条块宽度不同，分为6～8, 12～15, 20～24m。

　　 1) 总体上看，3套施工方案中，1号线右线盾构区间最大水平偏移量变化趋势基本一致;CS3 (位移初始清零) ～CS14 (预留土方开挖) ，区间偏移量有明显增长;CS15 (西侧基坑地下1层结构施作) ～CS20 (施工结束) ，区间偏移量无明显变化。

　　 2) 方案2的水平偏移量总体上小于其他2套方案，方案1次之，方案3最大。从每套方案施工阶段最大偏移量看，方案1最大偏移值为5.46mm;方案2为4.45mm;方案3为5.82mm，基本发生在CS14预留土方开挖阶段。

　　 3) 方案2中CS3～CS14阶段，偏移量最大4.45mm;CS10～CS20阶段，偏移量最大0.73mm，说明西侧基坑开挖对土体水平变化影响较大，东侧基坑开挖对土体的水平偏移有累积影响。

　　 1) 3套方案中，1号线右线区间纵向底部最大隆起量发生在区间中部 (K15+595.325附近) ，临近基坑中心位置，其中方案1最大隆起量4.12mm，方案2为4.82mm，方案3为6.35mm。

　　 2) 3套方案中，方案1对1号线右线盾构区间的隆起影响最小。

　　 3) 方案1中，区间竖向位移变化幅度最大位置发生在K15+460.636—K15+502.540和K15+670.153—K15+738.995区域，靠近西侧基坑东北和东南角位置，沉降差分别为2.81mm和3.76mm，小于相应管片结构竖向差异沉降控制值 (0.04%L₀, L₀为沿隧道轴向两监测点间距) ，满足规范要求。

　　 1) 总体上看，3套施工方案的盾构区间内力变化趋势基本一致;除CS3开挖后，区间结构内力有明显增加外，在整个施工阶段，区间结构内力受到基坑开挖的影响较小。

　　 2) 观察各阶段轴力云图，结构均处于受压状态，盾构区间裂缝及接头张开量满足要求;经核算，管片内力增加后，结构配筋也满足要求。

　　 3) 3套方案中方案2的区间结构内力总体上小于其他方案，方案1次之，方案3最大。从每套方案施工阶段内力最大值看，方案1内力最大值 (环向轴力、径向轴力和弯矩) 分别为1 277.18, 1 489.72kN和39.76kN·m;方案2分别为1 263.07, 1 408.15kN和37.05kN·m;方案3分别为1 305.33, 1 585.44kN和43.44kN·m，基本发生在CS16预留土方开挖阶段 (轴力) 和4号汽车通道开挖阶段 (弯矩) 。

　　 总体上看，合肥南站南广场基坑开挖对合肥地铁1号线右线盾构区间的内力和位移影响较大。方案2的基坑开挖方案更优。

　　 南广场基坑围护结构采用以分项系数表示的极限状态设计法设计;涉及岩土稳定性的承载力极限状态，采用单一安全系数法。围护结构按临时结构设计，设计使用年限自基坑土方开挖期开始为1年 (1年后应结合现场情况及基坑监测数据进行评估后使用) ;基坑侧壁安全等级为一级支护结构，设计重要性系数1.1，基坑东侧 (临近地铁盾构区间) 采用双排桩、斜抛撑桩基础结合的方式支护。

　　 如图2所示，开挖西侧地下3层区域地铁50m保护区范围内的土方时，应按分区抽条跳仓开挖 (地铁50m保护区内分区范围为 (1) ～ (3) ) 。充分利用基坑开挖的“时空效应”以降低对地铁1号线的不利影响。在浇筑混凝土底板和侧墙时，钢支撑钢筋绕过钢格构不截断，同混凝土结构浇筑在一起。待地下2, 3层结构施工完毕，采用混凝土回填基坑肥槽后，方可拆除钢支撑。开挖内支撑处土方时，也应遵循先支护后开挖的原则。 (1) ～ (3) 分区内土体坡角按60°保留，并分层开挖 (分层高度≤1.5m) 。

　　 土方开挖顺序如下。

　　 1) 先进行非地铁保护区土方开挖。按地铁保护区分界线放坡开挖，坡面进行喷坡硬化。

　　 2) (1) 段的土方开挖。直至开挖至斜撑预留土标高后安装钢斜撑，待钢斜撑全部架设完毕后方能进行 (2) 段土方开挖工作，在完成 (2) 段所有钢斜撑架设后， (3) 段土方再依次开挖施工。

　　 3) 斜撑下土方待斜撑架设完毕后进行开挖，采用人工开挖至基底标高，筏板基础按“地下室分区分段图”分段施工，并及时利用C30微膨胀混凝土浇筑底板外侧肥槽同围护桩密贴。

　　 4) 斜撑外土方开挖至基底标高后立即进行垫层硬化施工，待1个分段内 (西2、西4、西9、西12) 达到结构施工条件后，进行筏板基础施工。

　　 1) 因钢斜撑施工周期长，为保证预留土方土体稳定及预留土下方结构作业人员安全，须对裸露预留土进行80mm厚C20混凝土硬化，内配8@200×200钢筋网，1.2m长L形 (1m长边，0.2m弯钩) HRB400 18@1 500×1 500插筋。

　　 2) 施工过程中，预留土均按60°放坡。

　　 3) 地铁保护区范围抽条跳仓施工会产生大量土方高差，须设置定型化防护栏进行临边防护。

　　 4) 斜撑下土方开挖时，预留300mm厚原土，待垫层准备浇筑时进行挖除，防止基底土层受到扰动。

　　 5) 地铁保护区土方开挖过程中，需根据各阶段边坡位置设置坡底临时排水沟、集水井。

　　 土方开挖至冠梁顶标高→围护桩、斜撑基础桩、立柱基础桩、斜撑范围内工程桩施工→土方开挖至冠梁底标高→冠梁、钢架梁施工→土方抽条分层分段跳仓开挖至一阶预留标高→斜撑基础施工→钢斜撑1安装→人工抽条分层分段跳仓土方开挖至二阶预留土标高→腰梁施工→钢斜撑2施工→人工抽条分层分段跳仓清除钢斜撑2下剩余土方→桩间土支护 (同时施工砖砌拱墙) →肥槽混凝土回填→钢支撑拆除。

　　 1) 西区东侧围护桩间隔施工，初次施工间隔3根，然后施工预留的3根支护桩中间1根，最后施工剩余支护桩。

　　 2) 土方开挖至冠梁顶标高后提前进行斜撑基础桩及斜撑下工程桩施工。

　　 3) 坑中坑段斜抛撑采用盆式开挖。

　　 4) 钢支撑安放到位后，起重机将液压千斤顶放入活络端顶压位置，接通油管后开泵，按设计要求逐级施加预应力。预应力施加到位后，放入钢楔块并烧焊牢固以固定活络端 (第1道预加轴力值300kN、第2道预加轴力值500kN) 。

　　 5) 后批斜撑安装预顶紧后应及时检查已安装斜撑的预顶力。

　　 监测对象为合肥地铁1号线左、右线隧道，监测项目包括隧道支护结构巡视、隧道管片拱顶沉降、隧道道床沉降及差异沉降、隧道管片净空收敛。

　　 竖向位移监测执行Ⅱ级监测标准，历次竖向位移变形监测是通过工作基点间联测1条Ⅱ级水准闭合线路，采用中视法测量各监测点高程，各监测点高程初始值在基坑开挖前测定2次取平均值确定，之后由连续2次高程的差值计算竖向位移量，本次高程减初始高程的差值为累计竖向位移量。

　　 在拱顶固定1个带倒三角环的挂钩，测量时将水准仪安放在标准高程点和拱顶测点间，铟钢尺底端抵在标准高程点上，并将铟钢尺调整到水平位置，然后通过水准仪后视铟钢尺记下读数为H₁，再选择倒尺测量模式前视倒挂的铟钢尺记下读数为H₂，若标准高程点的高程为H₀，则本次测试拱顶测点的高程为H₀+H₁+H₂，两次不同测试的拱顶高程差即为2次间隔时间内的拱顶下沉。

　　 道床沉降监测采用二等水准测量方法，从稳定的工作基点联测1条闭合的Ⅱ等水准线路，采用中视法测量。

　　 差异沉降 (不均匀沉降) 是反映隧道结构变形的重要指标。项目通过计算道床两侧监测点沉降量的差值，来分析隧道结构基础的不均匀沉降。

　　 隧道管片受到外部土体压力、管片自重、注浆施工和地面荷载的影响而发生结构变形。采用红外线激光测距仪精确量取隧道水平直径的方法进行隧道净空收敛监测。

　　 风险预警级别需对既有结构变形数值和变形速率监测双控指标进行综合分析，分析结果如表2所示。

　　 施工中对地铁隧道结构的保护指标如表3所示。若低于建议保护指标的要求，可认为隧道处于正常工作状态，安全。若达到要求时，隧道仍可正常工作，但应开始在监测周期内关注相应指标变化。若超过要求时，就应增加相应监测点的监测频率，并应加强现场观察，此时可作为隧道安全的预警状态。

　　 1) 黄色预警

　　 停止施工，成立现场施工指挥领导小组进行现场施工管理，加密监测频率，加强对地面和建筑物沉降动态的观察，尤其应加强对预警点附近的雨污水管和有压管线的检查与处理，弄清变形过大原因并设置应急支撑以控制基坑变形发展。在抢险应急物资方面做充分准备，积极将数据立即上报设计单位进行复核。

　　 2) 橙色预警

　　 除应加强上述“黄色预警”措施外，还应根据预警状态的特点进一步完善预警方案，同时应对施工方案、开挖进度、支护参数、工艺方法等工作进行检查和完善 (预警方案编制时间为12h) ，在获得设计和建设单位同意后执行。征得相关部门同意，对既有结构加固和修补。

　　 3) 红色预警

　　 除应加强上述“橙色预警”措施外，还应立即向设计和建设单位报警 (报警时间为10min) ，采取补强措施，并经设计、施工、监理和建设单位分析和认定后，改变施工程序或设计参数，进行施工处理。

　　 西区土方开挖阶段出现红色预警，立即对西区东侧基坑堆载土方，确保对双排桩支护有挤压作用，防止双排桩继续出现变形。

　　 合肥南站南广场项目深基坑的施工过程中考虑利用“时空效应”采取分层分段跳仓开挖的方法控制基坑开挖做法，有效减少基坑变形，减少对盾构区间的影响。按照前期筹划制定的总体设计及施工路线指导施工，并在实施过程中根据实际情况不断摸索、完善和创新，最后顺利完成该基坑的施工任务，且取得良好的社会效益。本工程一体化施工技术的成功实施，对在紧邻地铁车站一侧进行深基坑施工具有一定的参考和借鉴作用。