深厚軟土地區深大基坑風險評價和應對措施

彭 林

(中鐵一局集團有限公司廣州分公司，廣東 廣州 511400)

1 概述

城市地鐵地下車站建設，必然面臨深大基坑的開挖施工。不同于其他建筑基坑，地鐵地下車站基坑工程有其自身的特點：車站基坑多位于城市繁華地段，鄰近既有建(構)筑物較多，基坑開挖施工過程必然影響鄰近既有建(構)筑物的穩定性[1,2]；地鐵車站的綜合利用，造成深大車站基坑頻現，基坑開挖影響范圍增大[3]；絕大部分基坑開挖均涉及降水過程，降水會造成土體物理力學性質、有效應力的變化，滲流會造成土中細顆粒的流失，對于地表沉降、深大基坑和支護結構穩定性、鄰近既有建筑和既有管線具有重要影響[4]。因此，基坑工程施工前的風險評價以及相應的應對措施，對于深厚軟土地區深大基坑施工過程基坑和鄰近既有建筑物的安全穩定至關重要。

岳峰鎮北站位于福州市晉安區，為福州市軌道交通4號線第11個車站，也是4號線與3號線的換乘車站。車站為地下2層島式車站，車站埋深為16.85 m。車站結構底板位于④1-1粉質粘土層上，基坑結構側壁地層主要為填土、淤泥和粉質粘土，局部為粗礫砂、卵石透鏡體，車站施工過程自穩性較差。車站周邊環境復雜，鄰近多個既有地上建筑，且鄰近建筑基礎與結構型式不同；場地內沿道路各種管線密布，且縱橫交錯或重疊布設，布局復雜，埋深不一。為保障基坑施工安全以及施工過程鄰近既有建(構)筑物的安全，本文根據岳峰鎮北站地質條件和鄰近既有建(構)筑物的具體情況，對基坑進行風險評價，并提出相對應的應對措施。

2 工程概況

岳峰鎮北站為4號線站，位于塔頭路、長樂北路交叉口，沿塔頭路東西向路中布置，為地下2層島式車站，與軌道交通3號線進行同臺換乘，換乘節點為地下3層。岳峰鎮北站車站總長290 m，標準段寬22.7 m，盾構加寬段寬度27.4 m，渡線加寬段30 m。車站結構標準段高度13.6 m，頂板覆土厚度約3 m，標準段底板埋深約16.85 m。

岳峰鎮北站西北象限為永輝超市地塊，東北象限為華慶家園住宅小區，西南側為華物汽車地塊(西南側為5層住宅樓)，東南側為商業街、寶馬4S店、3層商住樓。岳峰鎮北站站位周邊建筑現場情況如圖1所示。

岳峰鎮北站施工場地范圍可能碰到的地下管線包括軍用電纜、地下電纜、煤氣管道、污水管、給排水管等各種類型的地下管道及線路，埋藏情況較為復雜。

3 風險評估程序和分級標準

風險評估程序遵循以下工作流程,見圖2。

工程自身風險是指由于工程自身建設要求或施工活動所導致的風險。工程環境影響風險主要指建設活動導致周邊區域的建(構)筑物發生影響或破壞，地下工程環境影響的風險等級需根據地下結構與工程影響區范圍內環境設施的重要性、位置關系、地下結構類型與施工方法等因素劃分。

岳峰鎮北站基坑工程自身風險和環境影響風險定級分別根據《城市軌道交通地下工程建設風險管理規范》[5]中表4和表5執行。

4 風險分級及應對措施

4.1 風險分級

岳峰鎮北站自身風險主要為基坑本身風險，岳峰鎮北站基坑開挖深度16.61 m～25.84 m，坑底主要位于粉質粘土、淤泥質土、砂土狀強風化花崗巖。基坑開挖深度范圍的土層主要為雜填土、淤泥、粉質粘土、(含泥)淤泥質土。基坑圍護采用連續墻+內支撐的支護形式，連續墻采用800 mm和1 000 mm兩種形式。嵌固深度8 m,12 m及13 m不等，插入比約為1∶0.85；標準段豎向共采用4道內支撐，為1道混凝土支撐+3道鋼支撐+1道換撐；盾構端頭采用4道內支撐，均為混凝土支撐；節點段共采用5道支撐，均為混凝土支撐；施工期間加強施工監控量測。

岳峰鎮北站位于塔頭路下，周邊交通繁忙，施工期間會對周邊交通帶來較大影響，需嚴格控制基坑開挖時的基坑水平位移及地面沉降。岳峰鎮北站周邊建筑物離車站距離較近，環境風險要素主要為周邊建筑物和地下管線。

車站東南象限，1倍基坑深度范圍內存在3層～5層磚混結構商住樓，東北象限，1.5倍基坑深度范圍內存在混凝土結構6層～8層住宅樓。車站范圍內沿車站縱向分別有埋深3 m直徑D300/500的污水管、埋深2.7 m直徑1 200給水管、埋深2.76 m直徑800雨水管、埋深3.05 m的1 000×1 450電力管、埋深3.23 m的1 200×600電力管、埋深1.17 m的DN325天然氣管，施工期間需要進行臨時遷改。

岳峰鎮北站采用明挖法施工車站主體結構，車站范圍內管線均遷改至車站主體結構及附屬結構之外，污水管埋深大于頂板埋深，管線永久改遷，其余管線臨時改遷。

岳峰鎮北站工程風險分級清單如表1所示。

表1 岳峰鎮北站風險分級

4.2 風險應對措施

由表1可知，岳峰鎮北站Ⅱ級風險為6項，為保障基坑施工過程基坑和鄰近既有建(構)筑物的安全，需要采取措施將所有Ⅱ級風險均降為Ⅲ級及以下水平。

車站結構主要風險來自于車站范圍的淤泥夾砂層。福州地區軟弱淤泥層具有含水量高、孔隙比大、強度低，靈敏度高、易擾動的特點，基坑開挖易產生流變現象，導致圍護結構穩定性差，坑底易產生隆起。為保證基坑施工期間的圍護結構變形可控和開挖施工安全，以及永久運營階段的車站地基穩定性，應采用抽條加固。為保證基坑施工期間的圍護結構變形可控和開挖施工安全，對地下連續墻進行槽壁加固以保證成槽質量，連續墻接頭采用工字鋼接頭以保證止水效果。

岳峰鎮北站環境風險要素主要為地下管線和周邊建筑物控制。既有管線的處理方式主要采用永久改遷、臨時改移、臨時支吊等若干措施，具體采用何種方式要根據管線自身的特點和車站施工方式以及車站埋深等相關因素而定；若采用改移方式，應盡量遠離車站基坑。車站周邊建(構)筑物保護原則采用加強監控量測，必要時跟蹤注漿的方式進行保護。同時，由于基坑側壁巖土材料的復雜性和各種偶然因素的作用，為確保車站基坑工程能順利進行，同時保證周圍建(構)筑物和市政管線設施的安全及正常使用，對基坑工程的施工過程都必須進行監測，及時發現事故征兆，必要時采取環境保護措施，并做好可能出現事故的應急處理對策，一旦出現險情，及時采取補救措施。

岳峰鎮北站工程風險具體應對措施如表2所示。

表2 岳峰鎮北站風險應對措施

5 結語

本文根據岳峰鎮北站深厚軟土地層和鄰近既有建(構)筑物的具體情況，進行風險評價，并提出了具體的應對措施，主要結論如下：

1)岳峰鎮北站自身風險為Ⅱ級，環境影響風險項中4項為Ⅱ級。2)岳峰鎮北站自身風險主要采取地連墻、內支撐等支護手段以及防水措施進行應對；岳峰鎮北站環境風險采用第一道混凝土支撐、改遷、變形監測等手段進行應對。3)采用風險應對措施后，岳峰鎮北站基坑工程自身風險和環境風險均降至Ⅲ級。4)基坑施工過程中，應加強監控量測工作以確保車站基坑工程的順利施工和鄰近建(構)筑物和市政管線設施的安全及正常使用。