地铁深基坑开挖对旁侧并行高架桥梁的影响分析

1 工程概况

本项目位于某市中心城区，是城市轨道交通 XX 线的重要组成部分。拟建地铁车站沿城市主干道布置，周边环境复杂，交通流量大，地面设施密集，尤其在车站东侧紧邻一座既有高架桥梁。该高架桥为城市快速路系统的重要交通节点，承担着大量车流通行任务，其桥轴线与地铁线路几乎平行，最近处距离深基坑边缘不足 15 米，桥梁基础埋深较浅，结构敏感性较高，因此地铁深基坑施工对其安全稳定性构成了较大挑战。

工程场地地质条件总体较为复杂。根据现场钻探及勘察资料，地层自上而下主要包括填土层、粉质粘土层、粉土夹粉砂层和圆砾层等。其中，填土层厚度变化大，整体压缩性强，粉质粘土层为主要持力层，具有一定的承载力，但抗剪强度较低，施工扰动易引发侧向位移。地下水位较高，稳定水位埋深约为1.8米，属潜水类型，施工中易出现涌水、流砂等不良地质现象，对基坑支护结构及降水系统提出了较高要求。

为确保施工安全与周边结构物稳定，车站深基坑设计采用逆作法施工工艺，开挖深度约为 18.2 米。支护结构形式为地下连续墙，厚度 800mm ，入土深度约32 米，配合设置多道钢筋混凝土内支撑。围护结构兼作永久结构，与主体结构同步施工，支护体系强度与刚度较大，有效限制基坑周边变形。此外，采用分区、分段、分层开挖的施工组织方案，辅以井点降水系统，控制基坑内外水位差，减小基坑侧壁及底板承受的水压力。

邻近的高架桥梁为现浇连续箱梁结构，采用双柱式桥墩、桩基础形式，桥墩间距为 30 米，单根桩基直径 1.2 米，桩长约为 20 米。根据桥梁养护单位提供的技术资料，该桥梁已运行 10 余年，目前结构完好，基础无明显沉降，但桩端处于中风化岩层之上，抗扰动能力有限。受地铁深基坑施工影响，桥梁桩基可能产生附加沉降或倾斜，因此需进行全过程动态监测与有效防护。

2 高架桥保护措施

2.1 工程实施前的风险评估

在基坑开挖前，项目团队组织开展了高架桥梁风险评估工作，重点分析了桥梁结构类型、基础形式及其与基坑的相对位置关系。通过地质勘察资料及已有结构检测结果，识别了基坑开挖对桥梁产生附加沉降、倾斜及结构裂缝等潜在风险。采用有限元方法进行了初步变形预测，并结合类似工程经验，明确了施工对桥梁可能产生的不利影响范围，为制定后续保护方案奠定了理论基础。

2.2 拟定的保护技术措施

针对评估结果，设计单位制定了包括物理隔离、加固处理及实时监测在内的多项保护措施。在基坑侧靠近桥墩处设置加密止水帷幕，防止地下水扰动引发地基承载力下降；同时，对高架桥基础周边实施土体加固，增强其抗变形能力。施工前对桥梁支座、墩柱等关键部位加装应变计与位移传感器，实现对结构响应的精细化监控。此外，还设立预警机制，一旦监测数据超出阈值，立即启动应急响应。

2.3 施工期间安全管理

在施工过程中，建立了多层级安全管理体系，确保桥梁安全风险处于可控范围内。现场安排专职安全员每日巡查基坑周边结构状态，并对支护体系、降水系统运行情况进行实时检查。施工机械靠近桥梁一侧作业时严格限制其吨位与振动等级，避免因施工荷载或扰动引发桥梁异常变形。定期组织桥梁监测数据分析会议，结合现场实况调整施工工序与进度，真正实现“施工—监测—控制”三位一体的动态管理模式。

3 数值模拟分析

3.1 建模方法与参数选取

本研究采用有限元软件（如 MIDASGTS 或 PLAXIS）建立三维地质—结构耦合模型，对地铁深基坑开挖全过程进行模拟分析。模型中包括地层、支护结构、高架桥梁及桥基，全面反映施工区域的实际空间关系。地层参数依据现场勘察及土工试验结果确定，包括弹性模量、泊松比、抗剪强度指标等。支护结构及桥梁构件则采用线弹性模型，反映其实际受力刚度。模拟过程中考虑了土体非线性及分阶段施工影响，以提高计算精度与工程适应性。

3.2 模拟工况设定

为全面评估施工对高架桥的影响，模拟中设置了多个典型工况，包括初始地应力平衡状态、基坑开挖阶段、支撑安装阶段以及降水工况等。针对不同工况，分层分块模拟基坑开挖过程，动态更新支护系统与荷载条件，反映施工进度变

化对周边土体与结构的影响。此外，还设置了不同保护措施与地质条件的敏感性对比工况，以便分析其对桥梁位移、桩基应力变化的影响程度，为优化设计与施工提供决策依据。

3.3 计算结果分析

模拟结果表明，基坑开挖过程中土体应力场发生明显调整，靠近基坑一侧的桥梁桩基产生了一定程度的附加沉降与水平位移，最大沉降值约为 6.3mm ，水平方向位移约为 4.7mm ，均在规范允许范围内。桥墩及桥面结构未出现显著不均匀变形，结构整体处于弹性受力状态。支护结构有效限制了基坑变形的扩展，对桥基的扰动控制作用明显。与后续监测数据对比，模拟结果吻合度较高，验证了模型可靠性及设计方案的合理性。

4 现场监测对比分析

4.1 监测方案与布点

为实时掌握基坑施工对高架桥梁的影响，项目制定了详尽的现场监测方案，监测内容涵盖桥梁沉降、水平位移、桥墩倾斜及桩基应变等指标。在高架桥梁靠近基坑一侧重点布设监测点，桥墩顶部、桥面中点及桥台附近均设有高精度水准点与全站仪反射棱镜。监测频率为每日一次，基坑开挖关键节点期间提高至每8 小时一次，确保数据的时效性和完整性，为施工调整与风险预警提供支持。

4.2 实测数据整理

监测过程中采集的数据经过人工校核与滤波处理后，进行时序分析与趋势判断。数据显示，高架桥在基坑开挖期间确实出现轻微附加沉降，最大值约为6.1mm ，水平位移控制在 5mm 以内，整体变化过程平稳，无突变特征。桩基应变变化较小，未超出设计承载范围。数据表明，施工影响虽有发生，但在控制范围之内，各项保护措施起到了良好作用，桥梁结构整体处于安全状态。

4.3 模拟与实测结果对比

通过对比数值模拟与现场实测结果，发现两者在桥梁变形趋势与最大位移值方面高度吻合，最大误差小于 10% 。实测沉降曲线与模拟预测曲线走势一致，变形峰值位置亦基本重合，说明模型在土体参数取值、施工工况设定等方面具备较强代表性。个别偏差主要源于施工扰动的不确定性及现场地质条件的微小变化，整体可认为数值模拟具有良好的参考价值，为后续相似工程提供了可靠的数据支撑与方法验证。

结束语

通过对某地铁车站深基坑开挖过程中旁侧并行高架桥梁的影响分析，结合数值模拟与现场监测数据比对，验证了设计方案的合理性与施工措施的有效性。研究结果表明，在科学选取支护形式、制定切实可行的保护方案并严格落实监测管理制度的前提下，地铁深基坑施工对既有高架桥梁的影响是可控的。本文的研究方法与实践经验对类似城市轨道交通与桥梁近距离协同施工项目具有一定的参考价值，为今后同类工程的设计与风险控制提供了理论支撑与工程依据。

参考文献：

[1] 郑一夫 , 潘书轩 . 地铁深基坑开挖对旁侧桥桩的影响分析 [J]. 江苏建筑 ,2023(5):124-128.

[2] 吴勇 , 凌诚昊 . 基坑下穿高架桥影响及保护措施研究 [J]. 公路 ,2024,69(7):210-213