臨近鐵路基坑設計與施工探討

陳光輝 曹理柯

長株潭城際鐵路麓谷站市政配套設施項目位于長沙市岳麓區，北臨城際鐵路麓谷站站房、南臨麓尖路、西面為金相路。該項目總建筑面積約2.3萬㎡，主要為地下空間開發，新建地下室兩層，主要功能為城際鐵路麓谷站提供完善的市政配套服務設施，滿足市民的公鐵出行換成需要和商業購物需求，提升片區競爭力和市民生活幸福指數。

一、項目設計背景

1、地質情況

本工程所在地的地震基本烈度為6度，設計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，地震動峰值加速度為0.05g，場地特征周期Tg為0.35s，抗震設防類別為乙類。，擬建場地內未見滑坡、崩塌、泥石流、斷層等不良地質作用，場地現狀穩定，適宜建筑擬建項目。

根據勘察結果及本次設計方案，場地范圍內有松散的人工填土、可塑的粘性土及硬塑的全風化板巖、且土層內局部強風化碎塊較多，根據室內試驗及現場原位測試，土層物理力學指標離散性較大，土質不均勻，各巖土層軟硬差別較大，故場地地基為不均勻地基。參照《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012）及其它規程規范并結合本地區工程經驗及室內土工試驗結果，場地內地層用于基坑支護設計的有關參數建議采用下表1值：

注：上表中qsk值系按照一次常壓注漿（按黏結砂漿強度不小于M30）以0.45規范推薦，根據相關規范要求，該數值應通過現場一定數量的抗拔試驗校核。

2、基坑支護設計

項目基坑北側離城際鐵路麓谷站站房8米，站房進出站扶梯采用柔性墩柱結構，柱高14米。考慮鐵路車站高架橋和站房基礎影響，避免基坑支護機構侵入鐵路用地范圍，設計階段基坑支護采用旋挖（鉆）孔灌注樁+旋噴樁+掛網噴混凝土，布置有雙排φ1400@2000和單排直徑φ1400@2000、φ1200@2000的支護樁，設計AB段樁長24m、BC段樁長17m、DE段樁長9.3m、FA段樁長9.3m，EF段為1：2.0放坡，混凝土強度等級為C30混凝土。本工程地下室基坑支護為臨時性結構，基坑深11.9m，基坑安全等級：一級。基坑安全使用年限自開挖完成日起計為一年。基坑支護平面圖如下圖所示：

二、施工階段

2017年11月基坑支護結構施工單位進場，2017年12月護壁樁施工完成，并啟動土石方工程，開挖順序按下圖所以。

2018年1月8日當基坑南半部分開挖至基坑底，北半部分土方下挖3米左右時，如下圖所示。

開挖的現狀等效在模型中體現如下：

城際鐵路麓谷站站房進出站扶梯變形：水平位移26mm，沉降1mm，直接影響到樓扶梯安全，施工單位立即啟動應急預案，停止現場土方開挖外運工作，并立即采取填土反壓措施，防止變形進一步擴大。建設單位當天組織省、市內著名專家召開咨詢會，分析事故原因，尋求解決方案。

三、加固方案論證

1、事故原因分析

⑴地質原因：城際鐵路麓谷站站房選址于新進填土之上，土層尚未完成固結;

⑵進出站樓扶梯結構設計原因：樓扶梯采用的是樁柱基礎，且無地系梁設計，柔性較大;

⑶基坑支護設計原因：基坑距離站房太近僅8米，基坑支護采用雙排樁形式，未采用內支撐，懸臂端長達11.9米，樁端位移較大;

⑷施工原因：土方開挖進度較快，造成土壓力卸載過快，基坑圍護結構變形;

⑸季節原因：恰逢冬雨季，地下水位較高，土體側壓力加大，基坑結構變形加大;

⑹泄水影響：圍護結構支護樁間護壁混凝土施做不到位，泄水嚴重，造成土體固結滑移，進出站扶梯樁基水平位移增加。

2、處理措施

⑴設計完善基坑支護加固方案：增設剪力墻、加設內撐及采用逆作蓋挖法施工的方式對支護結構進行加固處理;

⑵立即采用Midas GTS軟件建模，按基坑支護加固方案，模擬接下基坑開挖對城際鐵路麓谷站站房（特別是進出站樓扶梯）影響;

⑶加密監測頻率，實時掌握基坑及進出站樓扶梯變形位移。

3、加固效果展示

⑴工況模擬：基坑冠梁水平位移20.9mm，小于預警值30mm，基坑安全;樓梯柱A-04頂產生的最大位移為4.69mm，其他柱頂位移在4.69mm以內，柱體水平和垂直兩個方向上的垂直度小于預警值（1.2‰），柱頂最大沉降值為2.5mm，縱向和橫向沉降差最大值小于預警值4.5mm。因此，采用此加固方案后，基坑開挖過程對樓梯建筑物不造成安全影響。

⑵施工監控：基坑冠梁水平位移29mm，小于預警值30mm，基坑安全;樓梯柱A-04頂產生的最大位移為3.2mm，其他柱頂位移在3mm以內，柱體水平和垂直兩個方向上的垂直度小于預警值（1.2‰），柱頂最大沉降值為6.8mm，小于預警值20mm，縱向和橫向沉降差最大值小于預警值4.5mm。樓扶梯

三、經驗及建議

⑴為避免錨索侵入鐵路界限范圍內，臨近鐵路基坑項目不建議采用樁錨支護;

⑵為嚴格控制基坑變形，建議基坑支護采用內支撐;

⑶對于寬大基坑內支撐設計，可以適當考慮采取樁基加剪力墻結構作為基坑內內支撐的受力體;

⑷施工階段應嚴格控制土體卸載順序及速度，防止局部超速卸載和不對稱卸載。