緊鄰軌道交通及中心鬧市工程的深基坑施工技術

孫 昭

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

0 引言

隨著城市發展的不斷延伸，在大力開拓市郊區域的同時，如何優化中心城區建筑格局，對核心地段老舊街道重進行新定位，也成為近年來炙手可熱的話題。尤其在深度發展的城市里，老舊建筑夾雜于滿負荷運作的軌道交通管網及各式高層建筑林立的鬧市中。如何保證新建項目對周邊建筑及道路尤其是地鐵運營不發生較大影響，逐漸變成城市深基坑施工中的焦點問題［1］。

1 項目背景

某工程總用地面積約14507.55m2（住宅地塊12583.56m2，變電站地塊1923.99m2），總建筑面積71046.12m2，其中地下建筑面積約21338.52m2。擬建建筑包括2F 變電站（無地下室）、兩幢32F 高層住宅、一幢6F 多層住宅、一幢16F 商辦樓及5F裙房，住宅區域內整體設兩層地下室，以樁筏基礎為作為基礎形式。

項目基坑分為A、B 兩坑，A 區大坑呈梯形位于項目東側，B 區小坑呈長方形在項目西側，基坑普遍開挖深度10.9m。

基坑圍護形式：西側B 區圍護形式為0.8m 厚地下墻輔以兩側Φ850mm 三軸水泥土攪拌樁作槽壁加固（坑外側攪拌樁間距600mm 套接一孔，水泥摻量20%；坑內側攪拌樁間距1800mm，搭接250mm，水泥摻量20%），并設置有三道水平支撐（首道混凝土支撐，下設兩道鋼管支撐（伺服系統））?？觾仍O置三軸水泥土攪拌樁裙邊加固，水泥摻量20%。B 區坑內部分旋噴樁坑底加固。

基坑東側A區圍護形式：Φ850mm三軸水泥土攪拌樁止水（套接一孔，水泥摻量20%）+Φ850mm 雙排水泥土攪拌樁（搭接250mm，水泥摻量13%）套打鉆孔灌注樁Φ900@1100，同時輔以攪拌樁土體加固，并設置兩道水平混凝土內支撐。

2 難點分析

2.1 基坑西側為主干道及地鐵環境等級為一級，施工期間需謹慎對待，合理安排施工流程

基坑西側緊鄰地鐵，西側地下室外邊線距用地紅線約5m，紅線以西為城市主干道，其下方有運營中的地鐵。主干道寬約26m，基坑開挖邊線距主干道約13m。

該主干道路下為軌道交通地鐵區間隧道。地鐵隧道為雙圓形隧道結構，隧道直徑7m。本基坑對應范圍內地鐵隧道頂標高為-8.154～-10.043m，相應自然地面下埋深為12.0～13.8m，隧道底標高位于第⑤層灰色粉質粘土中。本工程地下室外墻距離地鐵區間隧道最近約16.5m，地鐵隧道頂標高位于本工程基坑底以下1～2m。

2.2 項目周邊被地鐵及高層建筑包圍，必須降低基坑開挖對周邊環境的影響

工程基坑覆蓋率超過90%，基坑挖深超過10m，土方開挖總量在10 萬m3以上。而項目又地處市中心，對于土方外運需額外考慮可能發生交通管制，運輸時段等因素。合理規劃出土順序，保證基坑穩定的前提下，加快土方開挖的完成，盡早形成結構底板。

3 確保地鐵正常運行措施

3.1 地下防水措施

地下室外墻除地下連續墻外另做結構外墻，靠地鐵一側的地下室防水等級為一級防水，主要依靠自身結構自防水，并輔以改性瀝青卷材+聚氨酯防水涂料。同時做好降水措施，時時觀測基坑內水位，以減少結構滲漏水對相鄰地鐵的影響。

3.2 地下連續墻施工

靠近地鐵側條形基坑圍護外墻采用800mm 地連墻（墻深24.5～25.5m），兩側采用Φ850 三軸攪拌樁槽壁加固（樁長18.7m），遠離地鐵側基坑采用Φ850～Φ1000。地下連續墻施工為本工程地下部分最核心的分項工程，對基坑及地鐵運營的穩定起到關鍵性作用。應嚴控地連墻施工質量，杜絕夾層、槽段接頭滲水等情況，確保完成的后的使用情況［2］。

地下墻厚度800mm，每幅地下墻寬6m，普遍深度達到24.5m、25.5m，共計46 幅。采用1 臺成槽機進行施工，計劃每臺成槽機施工速度為1 天/幅，結合天氣、道路管制等各種影響要素，將地墻施工時間規定在50d 內完成。

3.3 基坑降水及土方開挖

場地降水情況：止水帷幕進入第層，對微承壓水層進行隔斷，同時坑內設置47口疏干井。降水施工嚴格按照“適時、適量、時時監控”的要求進行降水，使坑內水位降至在開挖面下0.5～1m的位置。

為減少基坑土方開挖對地鐵結構產生影響，本工程將基坑分為A 區塊和B 區塊，進行分坑開挖施工，利用800 厚地下連續墻與東側大坑隔離。開挖時，先對A 區大坑進行土方開挖，完成后再開挖小坑B 區，B 區完成第一層土方開挖后，待A 區完成B1 板結構后方可開始第二層土方開挖，如此這樣先后完成兩個坑的施工。

3.4 施工監測

為最大限度減輕開挖期間項目對軌交運營及四周環境的風險。觀察降水及開挖作業所產生的影響，保證基坑、地鐵運行及周邊建筑的安全。項目部與設計及監測單位溝通，在原有的檢測點基礎上，沿地鐵沿線增設監測點，以便來監控地鐵運行隧道的水平及沉降位移變化。

地鐵運行關乎城市正常運作，項目施工進程需完全參考監測數據。項目部也與軌交運營方深入對接，每日提供當天監測成果，聽取運營方的要求及建議。地鐵沿線區域的地連墻在每10m 范圍內設置測斜孔，監測土體位移及圍護體的位移。

4 合理規劃土方開挖

開挖順序以基坑影響大小為依據，以“由遠及近”的方式進行開挖，把握時空效應，將基坑分區分塊，對稱開挖，使整個基坑保持相對平衡，在外部土壓力的作用下變形最小。

抓住基坑施工的“快”字訣，盡量壓縮單塊區域的開挖時間。對此，安排足量土方車在場內，在挖土階段使場內土方車不停出土，同時備選一個出土點，確保土方正常外運。

B 區呈長條形，且西側坑外即是城市軌道交通，應在盡量短的時限內完成開挖及支撐工作，故將開挖時間限制在12 小時內，鋼支撐隨后跟上，從而控制圍護結構的位移和坑底反彈。

4.1 土方開挖與支撐施工相對順序

4.1.1 第一層土方開挖

第一層土方開挖從自然地坪挖至第一道混凝土水平支撐底，開挖深度約1.2m，由東北方向往西南方向推進。A區先開挖，B 區后挖。

4.1.2 第二層土體開挖及第二道支撐施工

當第一道支撐的砼強度達到設計強度要求后，隨即開挖第二層土方；自第一道支撐面挖到第二道支撐底，挖土深度約5.80m，分兩層開挖。

A 區第二層土分成5 個大區塊，10 個小區塊，先挖棧橋下面土方，后挖支撐區域土，挖土順序A～B1～B2～C1～C2～D1～D2～E1～E2～E3，有一定工作面后立即進行支撐施工，如圖1所示。

4.1.3 第三層土體開挖：

A 區第二道支撐的砼強度達到設計強度要求后，即可進行第三層挖土，自第二道支撐底挖至坑底標高，挖土深度3.7m，挖土順序A1～A2～A3～A4。第三層土方的開挖，依據結構后澆帶來劃分，當日澆筑開挖區域墊層，并逐個挖出集水井、電梯井等局部落深區域，如圖2 所示。

4.1.4 B 區土方開挖及水平支撐施工

B 區第二層/三層土分成4 個區塊，在A 區地下室出零后再進行分塊開挖。區域內土方由南北向對稱開挖，并迅速完成支撐系統，隨后開挖支撐下方土方，如圖3 所示。

B 區第四層土方分為三塊由南向北順序開挖，墊層隨挖隨澆筑，避免基底暴露時間太長。第四層土方挖土深度3m，挖土示意詳見附圖，如圖4 所示。

圖1 A 區第二層土開挖分區示意圖

圖2 A 區第三層土開挖分區示意圖

圖3 第二層/第三層B 區分塊圖

圖4 第四層B 區分塊圖

4.2 開挖方式

A 區基坑首層以開挖至支撐底標高為目的，以大開挖的形式，使基坑內形成混凝土水平支撐及棧橋。第二層土方先開挖水平對撐區域土方，盡早形成主要對撐，剩余區域，根據空間對稱原則，分區對稱開挖最終形成角撐。第三層土方依據結構后澆帶進行分區開挖，當日澆筑開挖區域墊層，并逐個挖出集水井、電梯井等局部落深區域。

B 區相對較窄，呈長條形，首層土直接開挖至砼支撐底。第2～4 層土方設計每層開挖在3m 左右。第二、三層土根據支撐段劃分出小塊進行開挖，采用跳倉抽條的方式，保持基坑內土壓力相對平衡，加快出土速度，迅速形成支撐。第四層土則可減少開挖分區，壓縮在3 個區段內，減少相對挖土工序，完成基礎底板后，可保證基坑安全。

5 結語

通過一系列針對性措施，合理規劃施工順序，保證項目正常運作下不影響地鐵的運行。尤其是在土方開挖階段，應當根據施工規劃的安排，進行各區段內的開挖作業，嚴格控制開挖時間，縮短各層土體暴露時間，及時形成有效支撐，將對基坑施工起到非常有利的作用。