廣州老城區地鐵明挖施工量測與安全分析

周志學

(廣州市市政工程試驗檢測有限公司，廣東廣州 510665)

1 工程條件分析

廣州市軌道交通11號線(環線)呈環形線路。線路經由天河區、白云區、越秀區、荔灣區和海珠區，線路全長44.2 km。從實際情況看，工程主要面臨施工本身以及工程對周邊建(構)筑物等方面因素影響，均關系到工程能否順利進行。本文以云臺花園站為例對廣州老城區城市地鐵明挖復雜性及安全不確性進行分析，其他車站開挖不做贅述。云臺花園站為廣州市軌道交通11號線工程的第11個車站，車站位于廣園路南側，與橫枝崗路、麓湖路相交的十字路口處，呈東西走向。車站為地下2層11.8 m島式站臺車站，全長326 m，標準段寬為20.9 m，車站基坑開挖深度為17.41～22.14 m。

1.1 工程地質與水文條件分析

根據沿線所揭露地層的地質時代、成因類型、巖性特征、風化程度等工程特性，將沿線巖土層分為9大層，各層內再細分亞層。

根據室內巖石試驗、現場鉆探巖芯破碎程度、原位測試成果等資料，結合GB 50021-2001《巖土工程勘察規范》(2009年版)，綜合判定本層巖石堅硬程度分類為較破碎～較完整，巖質軟～較軟，巖體完整程度分類為完整，巖體基本質量等級分類為Ⅳ～Ⅴ類。

車站場地范圍地層從上至下大致為：雜填土、淤泥質土、粉質黏土、砂質黏性土、全風化混合花崗巖、強風化混合花崗巖、中風化混合花崗巖、微風化混合花崗巖。車站地質情況如圖1所示。

車站基坑開挖深度內的淤泥、砂等軟弱土層，開挖穩定性差，且車站東側為麓湖斷裂破碎帶。殘積土及全、強風化巖具有遇水軟化、崩解和流砂，甚至塌方，車站施工特別是圍護結構施工存在較大風險。

圖1 云臺花園站地質

1.2 周邊環境分析

云臺花園站地處白云山AAAAA風景區，站址范圍各類管線密集，遷改工程量大，需要改遷的管線種類有給水、排水、電信、電力、煤氣等，改遷管線數量多達45組。車站施工占用公園、交通道路及綠化帶，需進行四次交通疏解，條件困難。由于云臺花園站位于廣州市白云區三元里大道與機場路交匯處，其周邊環境較為復雜跨廣園中路云臺花園 8 號人行天橋工程南側有部分進入車站主體，施工車站主體時，拆除該部分天橋，后期再恢復該部分天橋。車站西側侵入山包，山上綠化植物需遷移，中段四棟廢棄底層房屋以及麓湖路邊衛生間需拆除。

基于上述原因，必須加強明挖過程中的各項指標量測工作，并對其進行詳細分析，據此判定工程施工是否安全，進而反饋修正施工方案及其相應參數。

2 地鐵明挖施工工程難點與對策

2.1 車站東側基坑、圍護結構位于麓湖斷裂破碎帶

車站東端位于麓湖斷裂帶，寬度1～7 m，最大層厚27.9 m，層頂最淺埋深1.7 m，主要地層構造為：<10-1>斷層角礫巖；<10-2>圓滑角礫巖；<10-3>強風化長英質初糜棱巖；<10-4>中風化長英質初糜棱巖。車站東端主體基底位于軟土、殘積土以及基巖風化不均及風化深槽等不良地質，可能存在裂隙水，地下水豐富。基坑開挖存在基底涌水的風險。

車站在斷裂、破碎帶中開挖施工存在較大的安全與質量隱患，因此在斷層帶區域中施工的安全及質量控制將成為本工程施工的難點。針對不良地質及地下水豐富的工程特點采取以下應對措施：

(1)施工前進行地質補勘、物探等工作，進一步探明不良地質的性質、特征和范圍及斷裂帶分布范圍，按照設計措施進行基底攪拌樁加固處理。

(2)連續墻施工時，采用優質泥漿，成槽過程中保持泥漿液面合理高度；控制抓斗速度，減少對土層的沖擊，保證成槽質量；做好灌注工序的施工組織，確保水下混凝土灌筑連續性，防止斷層夾泥。

(3)基坑開挖前針對該處進行抽水試驗，評估連續墻防滲漏能力及基底滲漏情況，進行基坑開挖條件評審，驗收合格后再進行開挖施工。若評估不滿足開挖條件，再采取進一步注漿加固措施。

(4)基坑開挖前根據現場實際地質情況對基坑開挖方案進一步進行優化，確保基坑開挖安全順利進行。

(5)基坑土方開挖前，在地表采用先進成熟的ECR檢測技術對圍護結構滲漏進行檢測，預先判定滲漏點，提前注漿封堵，確保深基坑施工安全。

(6)提前降水，減少殘積土層含水量，使殘積土層得到一定程度固結。

(7)基坑開挖到底部后，及時進行封閉。

(8)加強基坑底部排水，防止雨水浸泡。

2.2 地下連續墻成槽控制縮徑和塌孔

地下連續墻主要穿透雜素填土、粉細砂、淤泥質土、黏土等，具有可塑性和軟可塑性，標貫值極低，水位埋深淺，成槽過程容易出現縮徑和塌孔，如何在施工過程中合理地配置泥漿、控制成槽進度，成槽施工控制縮徑和塌孔是另外一個難點。

為防止發生槽壁坍塌現象，采取初期慢速挖槽，適當加大泥漿密度，控制槽段內液面高于地下水位1 m以上；成槽時根據土質情況選用合格泥漿，并通過試驗確定泥漿比重；泥漿必須專門配制，并使其充分溶脹，儲存24 h以上，嚴禁將膨潤土等直接倒入槽中；所用水質要符合要求；在松軟砂層中鉆進，控制進尺，不要過快；槽段成孔后，緊接著放鋼筋籠并澆灌混凝土，盡量不使其擱置時間過長；根據槽段開挖情況，隨時調整泥漿密度和液面標高；注意槽段附近地面荷載不要過大。

如發生嚴重塌孔，要填入較好的黏土重新開挖。局部坍塌，可加大泥漿密度，已塌土體可攪成碎塊抽出；如發現大面積坍塌，應將抓斗提出地面，用優質黏土(滲入20 %水泥)回填至坍塌處以上1～2 m，待沉積密實后再行挖槽。

3 城市地鐵明挖施工量測方案

參考工程測量方法[1-3]，并結合GJB 02-98《廣州地區建筑基坑支護技術規定》等相關規定，確定了施工量測方案及內容，主要包括測量項目和精度控制要求等。廣州市軌道交通11號線工程云臺花園站的監測項目及精度要求見表1。

表1 監測項目匯總及精度要求

備注：本表中的監測項目及數量根據設計及規范統計確定，選測項目根據基坑的具體情況確定。

由于車站采用明挖法施工，埋深約17.3 m，東端存在斷層揭露且基坑周邊管線密集，因此基坑施工容易造成周邊建、構筑物沉降變形，基坑透水等風險，施工過程中應作為重點加強監測。

4 現場施工量測結果及分析

由于篇幅所限，在此僅對較為必須控制的地表沉降和周邊建筑物沉降進行分析。借鑒以往經驗[4-7]，分析結果見后文。

4.1 地表沉降

地表沉降測得結果列于表2。

典型時態曲線如圖2所示。

圖2 典型時態曲線

4.2 建筑物沉降

建筑物沉降測得結果列于表3。

表2 地表沉降觀測數據(部分)

備注：“+”表示隆起，“-”表示沉降；“/”表示破壞或被擋。DC2-1于2018年12月17日被擋，DC12-1于2018年12月19日被擋，DC6-1、DC14-1于2019年3月5日被擋,DC6-2,于2019年3月1日被擋。DC10-2于2019年3月13日被擋，DC12-2于2019年3月28日被擋，DC10-1于2019年4月2日被擋，DC14-2于2019年4月8日被擋，DC2-2、DC3-1、DC3-2、DC4-1、DC4-2、DC14-3、于2019年5月9日被擋。DC28-4于2019年5月19日被擋。DC25-1、DC25-2、DC25-3、DC26-1、DC26-3于2019年5月29日被擋。

表3 建筑物沉降觀測數據

典型時態曲線如圖3所示。

圖3 典型時態曲線

從表2和表3以及圖2和圖3可知，測得數據均在可控范圍內，施工基坑本身安全，同時并未出現施工誘發周邊建筑安全或不穩定問題，但仍應繼續加強基坑周邊環境的監測和巡視工作。特別是要注意基坑處于開挖階段，須嚴格控制周邊堆載土方、建筑材料、運輸車輛與基坑的距離以及重量限制，避免出現突發情況。

5 結論

(1)廣州市軌道交通11號線(環線)呈環形線路，位于老城區，地質條件及周邊環境均較為復雜，必須加強明挖過程中的各項指標量測工作。

(2)提出的開挖方案是可行的，特別是針對車站東側基坑、圍護結構位于麓湖斷裂破碎帶等不良地質段以及地下連續墻成槽控制縮徑和塌孔施工采取的應對措施是合理的。

(3)參考GJB 02-98《廣州地區建筑基坑支護技術規定》等相關規定，確定的施工量測方案及內容保證測試結果準確，結果表明施工基坑本身穩定且周邊建筑安全。