鄰近高鐵、地鐵車站環境下的深基坑土方開挖施工技術研究

薛楠

摘要：本文以NO.2011G83地塊南京萊蒙都會廣場項目為背景，結合地勘報告、旋挖樁成孔時記錄的巖土分布、高鐵及地鐵車站保護要求，針對鄰近高鐵、地鐵車站環境下的深基坑土方開挖進行研究與分析，為類似鄰近高鐵、地鐵車站環境下的深基坑施工提供一定可借鑒之經驗。

關鍵詞：鄰近高鐵、地鐵;復雜巖土條件;深基坑;土方開挖;基坑監測;

一、工程概況

NO.2011G83地塊南京萊蒙都會廣場項目，總建筑面積59326.2m2，南樓地下3層、地上9層，北樓地下1層、地上5層，位于南京市玄武區南京火車站北面（偏西），整個地塊呈L形，東依地鐵3#線南京火車站房、9#線待建隧道和滬寧城際高鐵北站房，南靠滬寧城際鐵路西側進站線路段，西毗黃家圩路及下穿高鐵通道，北鄰紅山南路，地塊中部沿東西向被地鐵3#、9#線站房（地下四層）橫穿而過，分為南樓和北樓兩個地塊，總用地面積16049平方米。

根據基坑圍護設計圖紙及現場實際測定，圍護樁（鉆孔樁）外邊至圍墻的距離為：

1）南樓基坑南側距離滬寧高鐵線路約22.9m，東側緊貼地鐵與高鐵連接通道，距離高鐵北站房約20.8m，北側東段與地鐵車站最近約3.15m，北側西段與地鐵車站距離約17.5～18.8m，西側與黃家圩路下穿通道距離約8.3m。

2）北樓基坑南側距離地鐵車站約2.3～2.4m，西側和北側緊貼人行道，東側緊貼地鐵進站人行通道。

本工程地處南京市小紅山山腳，根據地質報告顯示，巖層起伏極大，地表至樁底主要涉及：雜填土、素填土、粉質粘土、殘積土、強風化閃長巖（砂土狀）、強風化閃長巖（碎石狀）、中風化閃長巖（破碎）。

二、基坑巖土分布二次分析的技術研究

由于本工程地理位置極為特殊，緊鄰地鐵站房、隧道及滬寧城際高鐵線，且地下巖土條件極為復雜，巖層起伏大。故土方開挖順序、開挖工藝選擇極為重要。基坑開挖如遇中風化巖層，需采用爆破、鎬頭機等方式輔助開挖。

結合地質勘查報告、以往施工經驗及地鐵施工單位對周邊基坑施工方法，擬采用鎬頭機輔助開挖的方式。并確定在旋挖鉆孔灌注樁施工過程中，同步記錄各巖層起伏分布情況，為基坑開挖提供更加詳實之依據。

經過現場實際成孔記錄，需鎬頭機破除的巖層主要分布于南樓基坑東南角及西南角區域，需破除區域如下：

三、鄰近高鐵、地鐵基坑開挖的技術研究與應用

（1）土方開挖總體部署

本工程南樓基坑為主要施工作業面，其總體土方量約為12萬方，南樓基坑采用兩道混凝土內支撐的形式。綜合考慮南樓場地狹長，且東、南、北三面被高鐵站房、高鐵線路和地鐵車站（高鐵北廣場）合圍等因素，本工程土方開挖共分三層進行開挖，基坑分層開挖安排如下：

1）第一層土方開挖：（開挖至-2.40m）

第一層土方開挖自東向西進行，相應對撐、棧橋施工也自東向西、由南向北逐對進行。

2）第二層土方開挖：（開挖至-8.60m）

首道支撐全部達到設計強度后，方可進行二層土方開挖，第二層挖土采用對稱、間隔抽條開挖的方式，根據對撐數量共分為6段逐條進行開挖。

3）第三層土方開挖：（開挖至基底）

經與設計溝通，第二道支撐部分達到設計強度后，即可對相應區域土方進行開挖。考慮南樓結構由3道后澆帶劃分為4段，故南樓第三層土方開挖分為4段開挖。同樣采用“對稱、抽條“方式，以減少基坑變形;考慮到第三次挖土較深，在棧橋碼頭上設置長臂挖機向土方車內駁土。[1-3]

4）具體工況詳下圖。

（2）出土效率估算

本工程南樓或北樓開挖階段，僅有西北角或東北角一處施工大門，按照一處大門車輛沖洗速度計算，每輛車沖洗4分鐘，則1小時共可出車15輛，按15方容量的土方車每天出土10～12小時，日出土方量可達2250～2700方。

考慮到南樓基坑開挖面土質達到強風化閃長巖，局部甚至為中風化閃長巖，需要鎬頭機進行破碎后挖除，并且受制于場地條件（狹長形、三面受制）土方出土效率大大降低，估算每日開挖的實際土方量約為1300方左右。

（3）土方開挖交通組織

場內土方開挖的運輸路線，根據開挖土方標高而略有不同，基坑內的運輸可參見土方開挖工況圖內的行走路線。南樓土方開挖時的運輸路線為：南樓基坑-3#線車站頂板上方-1#出入口，北樓土方開挖時的運輸路線為：北樓基坑-2#出入口（1#出入口此時已封閉）。

（4）土方開挖機械安排

南樓土方開挖考慮采用4臺大挖機、4臺鎬頭機、3臺小挖機施工;北樓土方開挖考慮采用2臺大挖機、1臺小挖機施工。

根據每日出土1300方的速度，沖洗平臺沖洗速度，以及土場運距估算，土方車數量需要配置32～36臺。

四、基坑開挖技術實踐監測效果分析

本工程基坑開挖施工按照上述方法有序實施，總體實施效果較好，不僅提前完成了合同要求的施工任務，更極大程度上保證了基坑及周邊地鐵、高鐵車站安全。

由于本工程地理位置特殊性，緊鄰南京火車站及地鐵南京站，故按照相關單位要求，本工程監測工作共計委托三家單位進行。分別為：

1）由建設單位直接委托南京南大巖土工程技術有限公司，對本工程場內基坑安全進行監測。

2）由上海鐵路局委托四川西南交大鐵路發展有限公司南京分公司對本工程南側滬寧城際鐵路、南京站北站房等附屬設施進行了施工期監測。

3）南京地鐵委托南京地鐵資源開發有限責任公司對地鐵地鐵保護區內的南京站及區間軌道進行了施工期巡視和變形監測。

根據對本工程各項監測數據的分析，可以得出：基坑開挖及支撐施工過程中，基坑本體及周邊環境處于較穩定狀態。第一道支撐拆除后，應力釋放樁頂水平位移變化速率較大甚至超過報警值，基坑周邊原有裂縫加大，支撐拆除幾天后的監測數據曲線趨于平穩，說明基坑已處于穩定狀態。此種變形為正常變形，符合一般變形規律。整個施工期間支護結構有效控制了基坑的變形，能滿足周邊環境的安全需求，未對周邊環境造成不利影響。南側基坑各監測項目在監測結束時的累計變化量詳見下表。

上海鐵路局委托四川西南交大鐵路發展有限公司南京分公司對本工程南側滬寧城際鐵路、南京站北站房等附屬設施進行了施工期監測，共布設鐵路線路（與本工程距離最近的一條鐵路軌道）路基沉降監測點15個，路基平面位移監測點15個，接觸網立柱沉降監測點4處，北站房沉降監測點4處，站臺雨棚柱沉降監測點1處，地下水位監測點2處，監測頻率由施工前期的1次/1天施工中期2次/1天施工后期1次/1周。

監測結果為如下表所示，鐵路線路路基、接觸網立柱、站臺雨棚柱及站房沉降觀測單日及累計變形量均在警戒值范圍內，無異常變形。

南京地鐵委托南京地鐵資源開發有限責任公司對地鐵地鐵保護區內的南京站及區間軌道進行了施工期巡視和變形監測，共布設3號線上行線道床沉降監測點14處、3號線下行線道床沉降監測點7處、3號線上、下行線水平收斂監測點各6處、3號線上、下行線軌道靜尺寸監測點各12處;監測頻率由施工前期的1次/1天施工中期2次/1天施工后期1次/1周。

監測結果為：隧道沉降累計總變形量為2mm，水平收斂累計值為2.3mm，軌距累計變形量最大值為-1.90mm。整個基坑施工期間各項監測數據變化量均在報警值范圍之內，同時地鐵結構及附屬設施現場巡視未發現異常情況，地鐵結構處于安全狀態。

五、結束語

鄰近高鐵、地鐵車站深基坑土方開挖施工，施工之前，專項施工方案除需要社會專家評審以外，尚需地鐵、高鐵專家評審通過方可實施。類似施工應做好對周邊環境的保護，施工中應嚴格按照既定方案執行。且除了本工程基坑監測外，必須對地鐵隧道、站房，高鐵線路、站房等做好監測。

本工程在旋挖鉆孔灌注樁樁干鉆成孔期間，對地下巖層及地下水分布情況進行了記錄和排查，更加準確的測定了巖層與基巖裂隙水的分布情況，從而更加合理的安排施工機械，提高了土方開挖過程的施工效率，確保基坑安全。

本工程南樓基坑形狀為長條形，且鄰近高鐵及地鐵。結合設計文件及周邊環境保護要求，制定相應的施工方案，遵循“自東至西、分塊對稱”的原則進行開挖，不僅提高了施工效率，更有效的控制了基坑變形，確保高鐵軌道及地鐵地下結構安全。

本工程在基坑開挖施工階段，有效減少了基坑變形及對周邊環境的影響，確保了基坑安全及周邊高鐵、地鐵設施安全，為類似工程積累了一定的施工經驗。

六、參考文獻

[1]郭麗琴.李平旺.臨近地鐵深基坑開挖施工技術[J].天津建設科技，2017（02）：1008-3197.

[2]徐春雷.深基坑土方開挖施工技術[J].中華建設，2012（09）：1673-2316.

[3]陳海軍.深基坑土方開挖施工技術探討[J].江西建材，2014（07）：1006-2890.