淺談深基坑施工地鐵保護措施

魏述續

（中建八局第二建設有限公司北京公司，北京 100097）

1 工程概況

本工程位于北京市通州運河核心區，基坑東西約110 m，南北約160 m，基坑面積15 080 ㎡，基坑周長約500 m，開挖深度裙房區域為22 m，塔樓區域為24 m。

基坑東側為地鐵6號線，地下室結構邊線距車站最近距離12.0 m，距地鐵出入口最近距離2.30 m，距離紅線最近距離為2.15 m，車站主體結構埋深大約22.0 m；由于地鐵目前正在運營，靠近地鐵一側基坑開挖沉降及位移控制要求極其嚴格，控制值為5.0 mm，預警值為3.5 mm。

2 工程地質水文條件

（1） 根據勘察報告，137 m深度范圍內地層，由人工填土層、新近沉積土層、第四系全新統河湖相沉積層組成，巖性以填土、黏性土、粉土及細中砂為主，局部夾礫石，按地層的巖性特征及形成環境，將勘探深度范圍內的地層劃分為10個地層單元，19個工程地質層。其中，第6大層以粉土、重粉質黏土為主，層厚0.50～4.30 m，層底標高-20.86～-14.72 m，形成相對隔水層。

（2） 本場地巖土工程勘察期間 （2011年10月上旬、中旬）于鉆孔中實測到2層地下水，地下水類型為第四系松散層孔隙潛水及承壓水。

潛水～承壓水：初見水位埋深9.50～11.40 m，初見水位高程11.44～13.91 m，穩定水位埋深9.90～11.70 m，水位高程11.54～13.60 m，層水主要賦存于③層細砂、礫石④層細中砂、⑤層細中砂內，水量較豐富，由于受不連續分布的④-1層、⑤-1層黏性土層阻隔，局部具有微承壓性。

承壓水：初見水位埋深40.00～45.00 m，初見水位高程-21.16～-16.52 m，穩定水位埋深15.00～16.50 m，水位高程7.18～8.25 m。該層水主要賦存于⑦層細中砂、⑨層細中砂內，水量較豐富，受⑥層粉質黏土及其上覆土層阻隔，具有較高的承壓性，水頭高度約25～28 m。

項目距離通惠河173 m，通惠河河水與場區潛水～承壓水存在一定的水力聯系，但根據鄰近工程抽水試驗期間水位監測結果分析，抽水期間河水對地下水的補給并不明顯，因此，在基坑降水方案設計時未考慮河水對地下水的補給量。

3 深基坑施工對地鐵及周邊影響分析

（1） 對地鐵影響包含：造成兩軌道橫向高差、軌向偏差與高低差、軌道沉降、隧道結構沉降、隧道結構隆起、隧道結構水平位移、隧道結構差異沉降、車站與區間隧道變形、地鐵圍護結構變形等。

（2） 對周邊環境影響，包含：坑外土體傾斜、坑外地表沉降、坑外水位變化、建筑物沉降、建筑物裂縫、周邊管線位移、周邊管線沉降等。

深基坑施工一般處于鬧市區，一旦發生以上事故的一種或幾種將造成十分惡劣的社會影響，對城市的發展和建設帶來嚴重損失。

4 地鐵保護措施

4.1 基坑設計保護措施

4.1.1 采用地下連續墻止水帷幕。

基坑東側距離地鐵R6地鐵站50 m范圍內采用地連墻止水帷幕，地連墻寬度800 mm，地連墻接頭處采用高壓旋噴樁進行封堵。由于地下連續墻墻體剛度大，整體性好，采用工字鋼接頭，止水效果好，有利用地鐵結構的保護，同時，為進一步減小地連墻施工對地鐵影響，預防地連墻成槽槽壁坍塌，地連墻施工前，支護結構與地鐵結構之間采用高壓旋噴樁進行地基加固。地下連續墻嵌固進入第6層相對隔水層，阻斷承壓水，坑內設置疏干井，進行坑內降水，坑外設置應急降水井，必要時啟動，保證基坑施工安全。地鐵50 m范圍以外施工對地鐵影響較小，采用支護樁+高壓旋噴樁設計，可降低建設成本，縮短施工周期。

4.1.2 采用分區施工思路。

將整個基坑分為東、西兩個區 （東區為靠近地鐵，寬度約20 m范圍，以下稱分區二；西區為遠離地鐵區域，以下稱分區一）。主塔樓位于分區一內，為減少整個基坑暴露時間過長，對地鐵造成的影響，按照設計要求，待分區一地下結構施工至±0.000后，再進行分區二開挖，同時為避免分區二開挖卸荷后基坑變形，將地連墻用四道Φ609×16鋼支撐與結構頂緊。在分區二土方開挖過程中，從上到下依次施工四道鋼支撐，隨分區二結構的施工，再從下到上將四道鋼支撐依次拆除。每道鋼支撐拆除前，需要先施工C20混凝土換撐帶，確保地連墻受力減少突變。

4.1.3 采用隔離樁設計

在分區二沿南北向布置49根隔離樁，形成隔離屏障，隔離樁樁長85 m，樁徑1.5 m，凈間距500 mm，與基礎底板脫開，隔離樁自地面開始施工，鉆孔深度107 m。

隔離樁作用如下：（1） 避免土體開挖后，坑外壓力向坑內擠壓造成坑內隆起，引起基坑周邊沉降。（2） 避免坑內施工超高層施工，產生的水平擠土效應，造成地鐵變形。（3）豎向隔斷作用，避免不均勻沉降，將坑內外豎向變形隔斷，形成沉降槽。

4.2 深基坑施工保護措施

4.2.1 坑底預留土方

基坑開挖時坑底預留10 m土方，在此工作面上施工灌注樁，可起到坑底加固作用，減小基坑開挖引起的坑底回彈量，待樁基施工完畢，再開挖至坑底。

4.2.2 基坑開挖

分區一土方開挖：（1） 按照離地鐵由遠及近開挖，減少臨近地鐵一側基坑暴露時間；（2） 應按分層、分段、對稱、均衡、適時原則開挖；（3） 基坑開挖面上的錨桿未達到設計要求時，嚴禁向下超挖土方。

分區二開挖：（1） 沿南北向分四個區域開挖 （自北向南依次為A/B/C/D） ，開挖時先開挖AC區域，然后開挖BD區域；（2） 沿圍護結構采取階梯開挖的方式進行土方開挖，每10 m為一個階梯，每個階梯高度為1.5～2.0 m；（3） 各區域之間需進行放坡或簡單噴錨處理，放坡坡度不小于1∶1。

4.2.3 地下連續墻施工及地鐵原支護結構鋼絞線切除

地連墻單元槽段應采用間隔一個或多個槽段的跳幅施工順序，每個單元槽段，挖槽分段不宜超過三個。成槽機掘進時，必須做到穩、準、輕放、慢提，一方面，利用成槽機的垂直度顯示儀和自動糾偏裝置來控制成槽過程中的槽壁垂直度，另一方面，用經緯儀雙向監控鋼絲繩、導桿的垂直度。挖完槽后用超聲波測壁儀進行檢測，確保成槽垂直度符合設計要求。

地連墻施工部位臨近原地鐵支護結構，鋼絞線較多，為避免擾動土層，在挖槽機挖斗兩側焊接合金板，利用抓斗咬合力切斷鋼絞線。地連墻施工過程中，輕下慢放，如抓斗遇到錨桿，立即停止挖土施工，采用抓斗的咬合力切斷錨桿后再進行挖土成槽施工。錨桿切割過程中，嚴禁采用抓斗直接拉扯鋼絞線，盡量減小對導槽的影響。

5 結語

城市中深基坑施工，本身難點就較多，尤其是牽扯到運營地鐵、環遂等，對施工建設帶來了更多的阻礙和難點。因此，在深基坑的設計、施工過程中，必須嚴格把控，做到：第一，基坑設計結合實際，多借鑒先進技術及成功經驗；第二，現場施工提前策劃，加強管理，嚴格按照圖紙、方案施工；第三，加強基坑監測管理，一旦發生異常，立即響應預案，采取相應措施后再施工。