臨近地鐵深基坑施工控制措施研究

任 飛 鳳

(上海長凱巖土工程有限公司,上海 200093)

1 概述

隨著城市交通在地下空間中的拓展延伸，進一步提高城市地下空間利用率的難度也在不斷增加。尤其在隧道等地下工程深度發展的城市中，老舊地段夾雜在高層住宅、商業中心、軌道交通的核心區域中，地段翻新過程中新建基坑的深度、周邊環境的復雜程度都對設計、施工提出了更高的要求。新開項目在施工過程中是否能夠保證基坑的安全及周邊居民的正常生活，是深基坑施工需要考慮的重點問題[1]。本文結合徐州某地塊項目，對臨近隧道區間基坑的施工管理展開分析。

2 工程概況

徐州某地塊項目貼近徐州地鐵1號線，為地下空間整體開發項目。本項目整體設置2層地下室，基坑周長約406 m，開挖面積約11 458 m2，基坑整體呈梯形形狀，基坑開挖深度12.5 m(南側)～14.7 m(北側)，其中南側靠近地鐵站。

2.1 工程地質條件及水文條件

2.1.1工程地質條件

基坑圍護設計主要參數見表1。

本工程基坑開挖深度范圍內涉及的地基土有①1層、②2層、②3-3層、②3-4層、②5-3層、⑤3-4層。

表1 基坑圍護設計主要參數表

2.1.2水文條件

1)潛水。

實測取土孔內的地下靜止水位埋深在1.50 m～2.2 m之間。

2)承壓水。

本工程施工時一級基坑按最不利承壓水頭計算會產生突涌。

2.2 基坑圍護形式及支撐形式

本基坑采用順作法施工，圍護采用鉆孔灌注樁圍護結構，三軸攪拌止水，混凝土支撐體系。臨近地鐵處圍護結構剖面圖見圖1。止水采用φ850@1 200三軸攪拌樁，擋土一般區域采用φ1 000@1 600鉆孔灌注樁，有效長度18 m/19 m；整體采用兩道鋼混凝土水平支撐，結合第一道支撐設混凝土棧橋。

3 施工重點難點

1)地鐵區間隧道臨近基坑南側，最近處在基坑一倍挖深范圍內，且隧道埋深與基坑底標高相近，與地鐵的接近程度屬于接近，在隧道外邊線50 m范圍內均為規定的保護區。

2)施工各工況中土方開挖對區間隧道造成的影響最大，主要是由于開挖卸荷導致隧道產生位移和隧道收斂變形，因此土方開挖各階段均需要嚴密的安排[2]。

3)其余施工階段對土體也有一定的擾動，同時項目處于地鐵車站附近，人流量、車流量均較大，施工過程中對周邊環境也有一定的影響，應當采用合理措施進行控制。

4)該地塊埋深20 m～28 m處的老粘土層為徐州特有的土層，土層中分布有不均勻的砂姜，地塊中各個分區的承壓水突涌風險均有不同。

4 臨近地鐵深基坑施工控制

4.1 施工全過程中的針對性措施

1)地鐵距離基坑較近，因此監控施工過程中隧道變形、環境變化情況工作應全面滿足安全等級控制保護要求，根據設計圖紙要求確定地鐵隧道監測控制指標(隧道結構水位位移不超過4 mm，豎向變形及凈空收斂不超過10 mm，變形縫差異不超過2 mm，軌道結構差異沉降不超過4 mm；隧道周邊地表沉降不超過10 mm，隧道周圍土體側向位移不超過8 mm)。

2)為做到基坑監測及信息化施工，除按照設計要求執行有關對象的監測外，還需要每日早晚2次進行巡檢工作，通過目測判斷支護結構、施工工況、基坑周邊環境及監測設施是否存在風險。

3)控制基坑南側的荷載，南側禁止重車及大型設備通過，棧橋主干道為東西向，沿基坑北側布置，避免南側地面受到較大荷載，實際超載控制指標為20 kPa。

4.2 圍護樁施工措施

1)沿盾構隧道一側的圍護結構施工之前，對該側存在的地下管線做好監測工作，避免施工工況對管線位移造成影響(該側燃氣管道、供水管位移累計值不得大于10 mm，雨污水管、箱涵位移累計值不得大于20 mm)。

2)鉆孔灌注樁：控制每天的施工數量，臨近地鐵范圍內不得超過1天8根；施工采用跳打形式，由近及遠施工，防止對地鐵的擾動疊加；施工時控制泥漿比重(注入孔口泥漿≤1.15，排出孔口泥漿≤1.30)，避免出現塌孔現象；控制沉渣厚度不大于100 mm，避免圍護樁出現沉降現象進而影響到地鐵線路。

3)三軸攪拌樁：臨近地鐵設施、線路等側的攪拌樁施工應采取跳倉由近及遠的施工原則，采用套接一孔法施工時，應使用跳槽式套接一孔法；臨近保護對象三軸攪拌樁的施工速度應適當降低，下沉速度應控制在0.5 m/min～0.8 m/min，提升速度宜控制在1 m/min內，噴漿壓力不大于0.8 MPa；嚴格按照“均勻慢速、低水灰比、低擾動”的要求施工；嚴格控制返漿率，避免因為漿液過多未能及時排出對等的土方，在地下產生膨脹，進而對地鐵管線產生影響。

4)環境保護：廢漿及渣土采用專業封閉式設備外運至指定場地，杜絕了運輸過程中的污染；為減少對周邊交通的影響，大型機械設備的進出場及渣土外運、混凝土澆灌等施工作業盡量安排至夜間進行，避開交通高峰期。

4.3 基坑降水施工措施

1)止水帷幕：為盡量隔斷基坑內外的水力聯系，該地塊止水帷幕設計長度嵌入基坑底以下約10 m，穿透相對隔水層；止水帷幕施工過程中應當控制樁身垂直度不大于1/200，同時樁與樁的搭接時間不得大于24 h，避免出現施工冷縫，保證止水帷幕的連續性。

2)降水井施工：降水井分為潛水疏干井及承壓水減壓井，其中潛水疏干井應當控制成孔深度不得大于11 m，避免疏干井穿透相對隔水層；應當選用中粗砂作為濾料，洗井抽水過程中若發現持續夾帶泥沙則應當對降水井質量重新進行檢查。

3)基坑降水：由于老黏土層滲透性不均勻，減壓井降水應當按照按需降水的原則進行；基坑降水是一個持續的過程，雖然本地塊止水帷幕較深，理論上已充分隔斷內外水力聯系，實際抽水過程中應當時刻關注地下水位及坑外的地面沉降(地下水位下降累計不得大于1 000 mm，變化速率不得大于500 mm/d)；若監測達到報警值，應當立即停止抽水，并考慮進行回灌。

4.4 土方及后續施工措施

1)平面布置：采用棧橋進行土方開挖，控制重車的行走路線；地塊分為四個大區，分層分塊跳倉開挖，減小土方卸荷帶來的影響(見圖2)。

2)開挖原則：基坑開挖應遵守分層、分塊、限時、對稱的原則，利用時空效應原理，采用盆式開挖。在開挖之前對每個分塊詳細計算土方工程量、支撐施工的時間、材料、人員等所需的各種資源，將每道工序的持續時間盡量精確到1 h之內，做好搭接施工，從而滿足設計要求的限時要求，減小因基坑處于無支撐狀態產生較大變形的情況發生[3,4]。

3)施工工況：土方分層開挖，每層開挖深度不大于2 m，設計基底標高以上300 mm內改用人工開挖，共分為8次開挖；分塊開挖順序由北向南對稱開挖，保證隧道區間受力均勻；本地塊土方量約為15.6萬m3，共投放14臺挖機同時開挖，保證每日出土方量；基坑開挖的臨時邊坡，對于淺部填土及淤泥質土的土層，由于土質較差，按照1∶1.5放坡；對于深部的粉質黏土及黏土，由于土質較好，可以按照1∶1放坡；基坑開挖到底后墊層應隨挖隨澆，無墊層暴露面積不宜大于200 m2，減少土體蠕變變形。

4)拆除支撐：采用靜力切割工藝拆除本工程混凝土支撐體系，拆除順序為先切割八字輔撐，再切割主支撐，最后切割圍檁。

5)環境保護：土方開挖過程中應注意控制揚塵；土方外運時間盡量安排在夜間。

5 結語

在基坑施工過程中，基坑整體變形較小，土方開挖及拆撐過程中地鐵隧道監測均未出現報警，證明所采用的針對性措施有效地減小了對周邊環境的影響，可作為參考為類似工程提供經驗。