深基坑圍護(hù)工程施工對鄰近運(yùn)營中地鐵的影響分析

沈榮飛

蘇州工業(yè)園區(qū)金雞湖城市發(fā)展有限公司 江蘇 蘇州 215046

1 工程概況

蘇州中心廣場項(xiàng)目位于蘇州工業(yè)園區(qū)湖西CBD核心區(qū)域東部，北鄰蘇繡路、南到蘇惠路、西起星陽街、東至星港街，地塊東側(cè)面向金雞湖畔城市廣場。地塊面積約209 000 m2，凈地面積約139 000 m2，地上總建筑面積約710 000 m2，地下總建筑面積約420 000 m2。主要建筑共劃分為A～H8個地塊，地上包括7棟22～54層的塔樓及6層的商業(yè)裙房建筑，地下包括3～4層的地下室。

蘇州中心廣場項(xiàng)目基坑工程屬超大型地下空間開發(fā)工程，基坑總開挖平面面積達(dá)138 000 m2，開挖深度最深達(dá)到22.25 m，總出土方量達(dá)2 200 000 m3。

蘇州中心廣場項(xiàng)目恰好位于運(yùn)營的地鐵1號線旁（圖1），基坑與運(yùn)營中的軌道交通1號線站廳最近距離為6.5 m（圖2），與運(yùn)行中的軌道距離約16.8 m（圖3），結(jié)構(gòu)底板埋深約17.5 m，在地下1層將與軌道1號線東方之門站站廳層平接。

2 地質(zhì)條件

場地地貌單元屬長江三角洲太湖流域沖湖積平原，勘察資料揭示：142.30 m以淺各土層由第四系沉積的黏性土和砂性土組成，土層分布較穩(wěn)定，呈水平成層的特點(diǎn)。根據(jù)土層沉積年代、成因類型、土性和狀態(tài)，并參考本地區(qū)土層劃分經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分層，可分為12個工程地質(zhì)層，23個工程地質(zhì)亞層，層厚1.50～11.20 m不等，其中以⑨2層為最，錐頭阻力平均值達(dá)9.42 MPa。

圖1 地鐵與基坑的平面關(guān)系示意

圖2 地鐵站與本工程相對關(guān)系示意

圖3 地鐵軌道與本工程相對關(guān)系示意

主要水文地質(zhì)條件：潛水埋深為0.3～0.7 m。微承壓水賦存于⑤層粉土中，穩(wěn)定水位標(biāo)高0.78～1.25 m；第Ⅰ承壓水賦存于⑨2粉土夾粉砂層中，第Ⅱ承壓水賦存于?2粉土夾粉質(zhì)黏土、?1粉細(xì)砂層、?2粉砂層、?4含礫中砂層中。

3 圍護(hù)施工試驗(yàn)

本工程基坑圍護(hù)采用常規(guī)的三軸攪拌樁＋地下連續(xù)墻＋三軸攪拌樁體系，為保證鄰近地鐵的運(yùn)營安全，我們在圍護(hù)施工之前即進(jìn)行了一系列試驗(yàn)和分析[1-3]。

近地鐵側(cè)三軸攪拌樁試驗(yàn)共選取3組，并在距離攪拌樁試驗(yàn)樁6 m位置處布設(shè)了土體測斜管，測點(diǎn)數(shù)量及深度與三軸水泥土攪拌樁組數(shù)及樁長相對應(yīng)。其目的是通過試驗(yàn)了解三軸水泥土攪拌樁在不同施工參數(shù)下對鄰近土體的影響，并通過試驗(yàn)優(yōu)化施工參數(shù)，以減少三軸水泥土攪拌樁成樁施工時(shí)的擠土影響。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們適當(dāng)調(diào)整了相應(yīng)的施工參數(shù)，并在滿足三軸水泥土樁施工對周邊土體（6 m處）的擠壓影響小于2 mm，報(bào)告地鐵監(jiān)護(hù)部門并取得同意后，方能開展全面施工。本工程攪拌樁樁底標(biāo)高按照地鐵側(cè)標(biāo)高控制，為－23 m，三軸攪拌樁施工設(shè)備選擇SF808有垂直度液晶顯示和自動糾偏功能的機(jī)架配置進(jìn)口鉆頭進(jìn)行作業(yè)（圖4）。

待三軸攪拌樁試樁養(yǎng)護(hù)28 d后，進(jìn)行取芯檢測（圖5）。根據(jù)試樁結(jié)果確定好各項(xiàng)參數(shù)后，落實(shí)好混凝土、鋼筋等材料供應(yīng)及加工、復(fù)試等工作，并在正式地下連續(xù)墻施工前3～5 d，進(jìn)行成槽的施工，成槽寬度為0.8 m和1 m，成槽設(shè)備選用寶峨GB46液壓抓斗成槽機(jī)，墻底標(biāo)高為－31.95 m。

圖4 土體測斜管布置平面示意

圖5 取芯樁位布置示意

4 成樁技術(shù)參數(shù)及要求

根據(jù)基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)的施工要求，我們對三軸水泥土攪拌樁的水灰比進(jìn)行試配，水泥土配比的技術(shù)參數(shù)按地下連續(xù)墻內(nèi)排和外排設(shè)置：內(nèi)排三軸攪拌樁水灰比為1.2～1.5，其下沉速度≤0.5 m/min，提升速度≤1 m/min，單樁水泥摻量＞20%；外排三軸攪拌樁水灰比≤1.2，其下沉速度≤0.3 m/min，提升速度≤0.5 m/min，單樁水泥摻量亦＞20%。

1）測斜管埋設(shè)完成后需待管體及讀數(shù)穩(wěn)定后再進(jìn)行三軸攪拌樁施工，以免數(shù)據(jù)失真對三軸攪拌樁施工造成不利影響，此項(xiàng)工作由專業(yè)監(jiān)測單位實(shí)施監(jiān)測。

2）每根三軸攪拌樁施工都須對3根測斜管進(jìn)行監(jiān)測及數(shù)據(jù)記錄。

3）施工中的記錄包括：三軸攪拌樁基本施工參數(shù)、水泥漿相對密度、泵送流量、水泥用量、單樁施工時(shí)間、每根三軸攪拌樁施工相對應(yīng)的測斜管監(jiān)測數(shù)據(jù)。

4）水泥摻量以試樁且≥20%結(jié)果為準(zhǔn)。

5）三軸攪拌樁施工時(shí)每班組需做試塊同條件養(yǎng)護(hù)。

6）施工過程采用做2組跳5組的跳倉施工法進(jìn)行。

5 成樁測試

施工過程中按以下時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測[4-6]：在施工開始前對所有測斜孔進(jìn)行初始值的測量；當(dāng)鉆桿下沉到12 m時(shí)，設(shè)備停止下沉，對三軸攪拌樁樁位正對應(yīng)的測斜管進(jìn)行第1次測斜；下沉到32 m時(shí)，設(shè)備暫不提升，對三軸攪拌樁樁位正對應(yīng)的測斜管進(jìn)行第2次測斜；提升到地表時(shí)對三軸攪拌樁樁位正對應(yīng)的測斜管進(jìn)行第3次測斜；待施工完成24 h后，再對所有測斜管進(jìn)行第4次測斜。

6 變形情況綜述

6.1 普遍變形規(guī)律

地下連續(xù)墻外側(cè)三軸攪拌樁施工階段對土體擾動較大，位移比較明顯，施工完內(nèi)側(cè)三軸攪拌樁時(shí)土體變形回落一部分，在開始地下連續(xù)墻導(dǎo)墻施工時(shí)繼續(xù)回落，在地下連續(xù)墻成槽施工時(shí)土體又繼續(xù)小幅位移。

6.2 最大變形量

在三軸攪拌樁施工階段12 m以上部分對土體擾動較大，均超過1.00 mm，累計(jì)最大變形量為1.71 mm，成槽施工階段在地面2 m內(nèi)的土體擾動較大，變形量均大于1.00 mm，整個過程BTCX1點(diǎn)（距坑邊6 m）累計(jì)變形3.12 mm，在地表1 m內(nèi)，在軌道隧道標(biāo)高位置土體擾動累計(jì)變形為2.36 mm。整個過程BTCX2點(diǎn)（距坑邊9 m）累計(jì)變形2.24 mm，在地表1 m內(nèi)，在軌道隧道標(biāo)高位置土體擾動累計(jì)變形為1.91 mm。

7 地鐵保護(hù)施工的關(guān)鍵技術(shù)方案

1）技術(shù)參數(shù)優(yōu)化見表1。

表1 三軸攪拌樁技術(shù)參數(shù)優(yōu)化

2）在地鐵側(cè)剛開始鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)注意控制鉆進(jìn)速度，保證對周邊土體（8 m處）的擠壓影響要＜2 mm，并且遵循先外后內(nèi)（先做近地鐵側(cè)，后做遠(yuǎn)離地鐵側(cè)），跳倉施工，即做2組樁，跳5組樁，再做第2排，最后結(jié)合實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)適當(dāng)停工等待并調(diào)整跳打方式和距離（圖6）。

圖6 跳倉施工原則

3）場地深度7～15 m處為⑤粉土夾粉砂，此處適當(dāng)增加膨潤土，并控制提升速度，以確保三軸攪拌樁垂直度。

4）施工時(shí)地下連續(xù)墻成槽前槽壁加固已達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度1 MPa，此時(shí)進(jìn)行地下連續(xù)墻成槽施工，對地鐵的影響可進(jìn)一步減小。

5）靠近地鐵側(cè)的地下連續(xù)墻施工分三塊進(jìn)行。施工時(shí)，先在第1幅地下連續(xù)墻處進(jìn)行成槽，成槽完成后跳至第10幅地下連續(xù)墻處成槽，第1幅地下連續(xù)墻吊裝鋼筋籠，灌注混凝土；第10幅地下連續(xù)墻成槽后跳至第19幅處成槽，第10幅地下連續(xù)墻吊裝鋼筋籠，灌注混凝土，以此類推，提高施工效率，保證地鐵安全。

6）地下連續(xù)墻第1、2抓的成槽機(jī)掘進(jìn)速度應(yīng)控制在16 m/h左右，第3抓掘進(jìn)速度控制在20 m/h左右，當(dāng)挖至槽底2～3m時(shí)，應(yīng)放下測繩測深，防止超挖和少挖。槽壁加固底部22～25 m段的成槽及混凝土澆筑應(yīng)嚴(yán)格要求在地鐵運(yùn)營非高峰時(shí)間段10～12 h內(nèi)施工，以確保地鐵運(yùn)營安全。對該槽段施工工序要合理安排，確保按規(guī)定時(shí)間完成。施工過程中派專人進(jìn)行監(jiān)控，并做好記錄，在規(guī)定時(shí)間外嚴(yán)禁對此段進(jìn)行開挖。

8 結(jié)語

為了達(dá)到對鄰近已運(yùn)營的地鐵站房（＞6 m）及隧洞管片（＞16 m）影響最小的目標(biāo)，本工程圍護(hù)施工主要確定并控制好如下指標(biāo)：

1）檢驗(yàn)三軸攪拌樁施工工藝的可行性以及成樁質(zhì)量，確定實(shí)際采用的水泥摻量（不低于20%）、水泥漿液水灰比、成樁工藝、鉆機(jī)下沉與提升速度等施工參數(shù)和施工步驟。

2）確定了單根三軸攪拌樁的成樁持續(xù)時(shí)間和三軸攪拌樁內(nèi)槽壁加固不同水泥摻量對挖土及成槽的影響。

3）確定了單幅地下連續(xù)墻各工序完成的持續(xù)時(shí)間，并檢驗(yàn)施工工藝的可行性以及成墻質(zhì)量。

4）確定了地下連續(xù)墻成槽合適的成槽機(jī)械、施工工藝、成槽過程中各層土質(zhì)下的泥漿配比、槽壁穩(wěn)定情況、清槽后的泥漿相對密度及沉渣厚度。

5）確定各工序施工對土體的擾動情況。

工程實(shí)踐證明，上述措施應(yīng)用得當(dāng)，取得了理想的成果，其經(jīng)驗(yàn)可供類似工程參考。