異型深基坑施工技術

紀 鐵

(中鐵隧道集團二處有限公司，河北三河 065201)

0 引言

隨著經濟社會的快速發展，城市軌道交通建設已成為公共交通的必然選擇，但隨著軌道交通建設的增加，新舊線結構交叉越來越多，導致結構越來越深，施工場地周邊環境越來越復雜。明挖基坑不僅存在自身結構安全風險，而且對臨近重要建筑物的影響已經遠遠超出了基坑本身風險，如何能在保證結構自身及周邊建筑物安全的情況下順利完成施工，已成為城市軌道交通建設不得不面臨的重要課題。

以往關于緊鄰建筑物的基坑施工方面的研究及工程實踐主要為標準基坑，文獻［1］介紹了標準基坑緊鄰建筑物采取的一種加固方法，文獻［2］介紹了關于異型深基坑的施工方法，上述研究大多是針對單一方面進行研究，并未對異型深基坑緊鄰建筑物施工進行針對性研究。

本文結合現場情況采取了旋噴樁土體加固、深淺基坑樁體連接及開挖控制等方式進行處理，較好地控制了建筑物沉降，經過現場實踐證明是一種合理可行的措施。

1 工程概況

朝陽門站1號換乘廳位于朝陽門十字路口西北角，1號換乘廳為深淺結構的異型基坑，基坑長度為53.1 m，基坑寬度為 23.4 m 和 20.4 m，淺基坑深約16.7 m，深基坑深約31.2 m，頂板覆土3.36 m，采用明挖法施工，支護結構采用圍護樁+鋼支撐+網噴支護體系。

1號換乘廳基坑西側鄰近中海油大廈(地上19層，地下3層，地下結構埋深為16.2 m)地下室，基坑距離其結構最近距離為4.5 m。中海油大廈基坑采用土釘墻護坡支護，放坡坡度為1∶0.2，基坑肥槽按1m留設。朝陽門站1號換乘廳結構剖面圖見圖1。

圖1 朝陽門站1號換乘廳結構剖面圖Fig.1 Structural profile of No.1 exchanging hall of Chaoyang station

2 施工難點分析

1)如何能在確保結構自身安全的前提下完成基坑施工是本工程的難點。由于本基坑屬于深淺異型基坑，且結構深度較深，周邊場地狹小，如果施工過程中控制不到位將導致結構變形，造成結構失穩。

2)如何確保明挖基坑周邊建筑物安全是本工程的難點。由于1號換乘廳緊鄰中海油大廈，如果在開挖及支撐過程中圍護結構受力出現問題，將導致中海油大廈沉降超標及結構傾斜，造成大廈結構變形，且由于中海油大廈基坑周邊為肥槽回填，如果肥槽處理不當將導致結構傾斜，造成變形。

3 施工方案

3.1 施工總體安排

為確保基坑自身穩定及中海油大廈結構安全，在施工過程中采取如下步驟及措施進行控制。

1)施作圍護樁，包括深淺基坑內的圍護樁，使基坑圍護結構提前形成。對基坑圍護樁與中海油大廈地下室之間肥槽及土體進行加固，保證該部位土體能夠承受基坑東側的受力。

2)向下開挖基坑土體至淺基坑底，及時施作臨時鋼圍檁及鋼支撐，防止結構變形。

3)加固淺基坑部位土體，并在淺基坑部位施作深淺基坑連接板，保證淺基坑兩側圍護樁能夠共同受力。

4)繼續向下開挖至深基坑底，及時架設鋼支撐。

5)由下至上順序施作結構，并順序拆除鋼支撐。

3.2 圍護樁施工及土體加固處理

1)圍護樁施工。由于本基坑為異型基坑，故基坑圍護樁共設置3種型號的樁體，其中基坑西側距離中海油大廈較近的A型圍護樁樁徑為0.8 m，基坑內的B型圍護樁及基坑東側的C型圍護樁樁徑為1.0 m。

由于中海油大廈的基坑土釘及錨索已經侵入基坑范圍內，圍護樁施工前需要采用人工挖孔將土釘錨索進行清除，而后再采用機械進行成孔。

2)土體加固處理。為保證基坑自身及中海油大廈安全，在基坑開挖前對基坑與中海油大廈之間肥槽及淺基坑底進行土體加固處理，土體加固采用二重管旋噴樁，旋噴樁單樁直徑按二重管法施工時最小成樁能力確定，能夠起到更好的加固效果，單樁加固有效直徑為800 mm，兩樁相互重疊150 mm，每個孔位中心間距為650 mm，梅花形布置。旋噴樁布置形式見圖2。

圖2 旋噴樁布置示意圖Fig.2 Layout of jet grouting pile

肥槽加固深度為18 m，即超出中海油大廈及淺基坑底2 m左右，以保證該部位土體能夠承受基坑東側傳遞的側向壓力。淺基坑底加固深度為8 m，加固后可使淺基坑兩側圍護樁能夠形成共同受力的效果，更好地提高基坑圍護結構的承受能力。

3.3 深淺基坑連接板施工

為保證淺基坑兩側圍護樁能夠更好的達到共同受力的目的，在淺基坑頂設置連接混凝土板，混凝土板厚300 mm;其中一端與基坑內B型樁樁頂冠梁連接，另一端與A型圍護樁主筋相連，使其成為整體。深淺基坑連接混凝土板形式見圖3。

圖3 深淺基坑連接混凝土板示意圖Fig.3 Sketch of deep and shallow foundation pits connect the concrete board

3.4 基坑土方開挖及鋼支撐架設

1)土方開挖。由于場地條件限制，基坑上部8 m土方分層分段進行開挖，采用由南向北的順序放坡開挖，坡度控制在1∶2以內，直接將土方進行外運。

下部土方采用挖掘機進行開挖，鏟車運輸，將土方放置在提升料斗內，最后采用走行式龍門架進行垂直提升。挖掘機開挖時，首先在基坑一端斜撐三角區范圍內開挖出1個渣土提升區域，而后在基坑中部鋼支撐下開挖1條寬3～4 m的縱向渣土運輸通道，運輸通道兩側按1∶1比例進行放坡，最后由一端向另一端順序開挖。運輸通道開挖樣式見圖4。

圖4 運輸通道開挖示意圖Fig.4 Excavation sketch of transportation tunnel

施工中需注意的問題:

①土方開挖至鋼支撐下0.5 m時需要及時架設鋼支撐，防止基坑變形。

②基底開挖面以上0.3 m的土方采用人工開挖，控制超挖并防止擾動基底。

2)樁間噴混凝土。樁間網噴混凝土支護，自上而下，隨挖隨噴，每層不大于1 m，其支護形式為連接筋+鋼筋網+噴射混凝土。鋼筋網采用φ6.5@150 mm×150 mm，與φ20水平加強筋焊接，水平加強筋與圍護樁位的主筋焊接牢固，噴射混凝土為100 mm厚C20混凝土。具體形式見圖5。

圖5 樁間噴射混凝土施工示意圖Fig.5 Sketch of grouting among the piles

3)鋼圍檁及鋼支撐架設。本基坑上至下共設置6道鋼支撐，其中上部2層采用φ609鋼支撐，下部4層采用φ800鋼支撐;第1層鋼支撐設置在冠梁上，其余部位設型鋼圍檁，并在二次襯砌作業時設置了1道倒撐。

除基坑轉角及變截面處支撐為斜撐外，其余均為對撐，縱向間距為2.3～2.7 m。為保證斜撐受力，在斜撐對應處的鋼圍檁上設置三角形剪力塊，確保受力面與斜撐正交。

具體施工方法如下:

①主要工藝流程:支撐編號—對號運到現場—焊三角形鋼板托架—鋼圍檁就位—鋼管支撐就位校正—施加預應力—緊固鋼楔—拆除液壓千斤頂—鋼管支撐與鋼圍檁連接。

②鋼牛腿三角托架采用L75×10 mm角鋼加工焊接制作而成，上部每根樁用2個00型花籃螺絲(1.3螺旋扣號碼)斜拉。斜拉吊點采用240 mm長L80×10 mm角鋼制作，采用膨脹螺絲固定在圍護樁上，三角架由2個膨脹螺栓固定在樁身上。

③鋼圍檁采用2根I45c工字鋼加綴板焊接而成。先將腰梁部位鑿毛，用C25細石混凝土抹平，使樁與鋼圍檁緊密連接。鋼圍檁采用走行式龍門吊就位，安放在鋼圍檁上。

④鋼支撐軸力分2次施加，第1次施加預加軸力的70%，待應力穩定后，繼續預加軸力至設計值。

⑤拆除時應避免瞬間預加應力釋放過大而導致結構局部變形、開裂。主體結構的墻板或底板混凝土強度應達到設計要求后方可拆除。

施工中需注意的問題:由于開挖過程中應力變化，經常導致鋼支撐軸力減小，需要根據監測數據及時對支撐軸力進行調整。

3.5 監測結果評價

1)通過監測可及時了解各階段施工所造成的基坑變形情況及中海油大廈的沉降與傾斜情況，對監測結果進行反饋用以指導各個工序施工，從而有效地控制了施工沉降。

2)采取以上方法及措施施工，中海油大廈最大沉降值為8.15 mm，遠遠小于設計要求的15 mm。基坑內收斂變形最大值為3.42 mm，主要位于基坑南端與2號風道已開挖完成的上層小導洞部位。

4 結論與體會

1)施工過程中加強各個環節的控制，并根據監測數據調整施工進度，及時調整支撐軸力的必要措施。

2)采取旋噴樁地層加固及深淺基坑連接等措施后，能夠有效地控制周邊建筑物的沉降與變形，并能夠保證結構自身安全，是一種可行的施工方法。

［1］ 阮艷妹.復雜條件下深基坑施工對臨近建筑的影響及加固設計［J］.甘肅科技，2009(11):91－93.

［2］ 邱錫宏，張銘.東方藝術中心工程施工技術［J］.上海建設科技，2004(2):51 － 54.(QIU Xihong，ZHANG Ming.The construction technique of orientatron art center project［J］.Shanghai Coustruction Science and technology，2004(2):51 －54.(in Chinese))