臨近地鐵隧道深基坑支護(hù)的運(yùn)用

區(qū)振亮 廣州港工程管理有限公司

1.引言

華南國際港航服務(wù)中心二期項(xiàng)目有四層地下室的超深基坑，而支護(hù)形式采用地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐。地下連續(xù)墻優(yōu)點(diǎn)在于剛度大、擋水抗?jié)B，使整個基坑與外側(cè)得到很好的隔絕，對旁邊地鐵隧道起到很好的保護(hù)作用。

2.工程概況及特點(diǎn)

華南國際港航服務(wù)中心二期項(xiàng)目場地西側(cè)為魚珠東路，北側(cè)為黃埔大道及其下方在建地鐵隧道，南側(cè)為規(guī)劃路，東側(cè)為空地。北側(cè)相鄰在建廣州地鐵13號線區(qū)間隧道，其地下連續(xù)墻外邊線距地鐵隧道邊僅6m，另外，靠近地鐵一側(cè)基坑連續(xù)墻長102米，而地鐵13號線區(qū)間隧道埋深為地表下19.78m。該基坑開挖深度約19m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1000(800)厚連續(xù)墻+三道支撐的支護(hù)型式。靠近地鐵隧道一邊（北邊）、基坑西北角及基坑?xùn)|北角的連續(xù)墻為1000mm厚，其它連續(xù)墻為800mm厚，連續(xù)墻與導(dǎo)墻間采用攪拌(止水)樁搭接。北邊地鐵側(cè)連續(xù)墻導(dǎo)墻外增設(shè)一道隔離(止水)攪拌樁，要求樁端進(jìn)入不透水層不少于1m或到達(dá)砂巖層面。下面給出靠近地鐵隧道與不靠近地鐵隧道等代表性連續(xù)墻剖面圖（圖1，圖2）。

圖1 靠近地鐵一側(cè)基坑剖面

圖2 不靠地鐵基坑剖面

3.地鐵側(cè)的施工保護(hù)措施

遵循地保辦、廣州地鐵集團(tuán)對地鐵區(qū)間隧道保護(hù)的規(guī)定，本工程基坑靠近地鐵一側(cè)的長達(dá)102m的區(qū)域劃分為保護(hù)范圍。

本工程的基坑開挖深度約為19m，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+混凝土水平支撐的形式。為確保該基坑施工的順利進(jìn)行，以及保障地鐵隧道的安全，基坑采用了順作法，并按照分層、分步、對稱、平衡、限時的原則開挖，支撐的拆除采用靜爆施工，并在地鐵側(cè)增設(shè)一排攪拌樁，以及委托兩家第三方監(jiān)測單位對基坑和地鐵隧道進(jìn)行監(jiān)測。具體如下：

（1）加大基坑圍護(hù)體連續(xù)墻厚度，地鐵側(cè)的連續(xù)墻厚1000mm，非地鐵側(cè)連續(xù)墻厚800mm。

（2）為了保證工程施工對臨邊地鐵隧道不產(chǎn)生不良影響，臨近地鐵隧道一側(cè)的連續(xù)墻增加一排單軸攪拌樁，樁徑550mm，間距400mm。攪拌樁深度為穿過砂層，進(jìn)入不透水層（淤泥層）不小于1m；部分巖層沒有淤泥層，需在砂層、巖層交接面駐腳攪拌不小于10min；地面標(biāo)高下2m可為空樁。增加一排攪拌樁以保證地下連續(xù)墻施工時達(dá)到有效防止周邊水土流失和塌孔的目的，確保地鐵周圍地層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。并且在地鐵臨邊側(cè)增加一排的攪拌樁施工完成前，該側(cè)地下連續(xù)墻暫不能進(jìn)行施工。

（3）北側(cè)臨近地鐵區(qū)段-4層地下室范圍內(nèi)回填C20素混凝土，回填至地鐵隧道管面以上二米的范圍。

（4）臨近地鐵一側(cè)的地下連續(xù)墻成孔取消沖孔方式，以減少對地鐵隧道巖層的擾動。改用旋挖樁機(jī)成孔，配合成槽機(jī)成槽的方式。但由于旋挖樁機(jī)成孔不能完整成槽，仍需要以沖孔機(jī)修邊。多臺沖孔機(jī)同時進(jìn)行修邊下錘時，不但應(yīng)控制施工節(jié)奏，避免產(chǎn)生共振，樁機(jī)也應(yīng)該分散布置。

（5）本項(xiàng)目基坑工程須合理安排施工工期。在地鐵隧道鋪軌前完成臨近地鐵側(cè)地下連續(xù)墻的施工。

（6）施工過程需加強(qiáng)和地保辦的溝通。地鐵臨邊側(cè)工程施工前，需邀請地保辦的相關(guān)人員到施工現(xiàn)場進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)交底。

（7）基坑支撐拆除所帶來的動作可能會對地鐵隧道產(chǎn)生不利影響，故基坑支撐梁采用靜力破碎法拆除。拆除順序如下：拆除聯(lián)系撐→角撐→對撐→腰梁。使原支撐的應(yīng)力按要求逐步均衡釋放。

（8）基坑施工全過程，需有第三方監(jiān)測單位對本基坑進(jìn)行監(jiān)測；另外還需委托第三方監(jiān)測單位對地鐵隧道進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測；本項(xiàng)目地下工程施工前、后，須對地鐵進(jìn)行既有結(jié)構(gòu)內(nèi)觀、裂縫等項(xiàng)目的初始及工后普查、記錄、確認(rèn)。

（9）地鐵結(jié)構(gòu)上方禁止設(shè)置通道或堆載，嚴(yán)格控制臨近地鐵側(cè)基坑邊的荷載。

4.基坑支護(hù)施工工藝流程

如圖3。

圖3 基坑施工總體工藝流程圖

5.水泥攪拌樁施工

應(yīng)地保辦、地鐵公司要求，為了保證對臨邊地鐵隧道不產(chǎn)生影響，基坑北靠近地鐵一側(cè)長達(dá)108m的范圍增加一排水泥攪拌樁，使之起到與地鐵隧道間更好的止水支護(hù)作用。水泥攪拌樁采用單軸四攪四噴的施工方法，要求①穿透砂層進(jìn)入不透水層不少于1000mm，②在沒有粘土層的砂巖結(jié)合面進(jìn)行座漿處理(注漿攪拌時間≥10min)。必須保證攪拌樁的搭接質(zhì)量，搭接時間不大于24小時，如間歇時間過長，應(yīng)采用局部補(bǔ)樁或注漿措施。攪拌樁加固后的水泥土28d內(nèi)抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值須大于0.6MPa。

6.地下連續(xù)墻施工

原地下連續(xù)墻與外側(cè)土方對基坑已起到很好的阻隔作用，現(xiàn)在地鐵一側(cè)墻的厚度增加，其對旁邊地鐵隧道起到更好的保護(hù)作用。

本工程地下連續(xù)墻既是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，也是基坑止水結(jié)構(gòu)。本工程共73幅地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻厚1000/800mm，單元槽段長一般為6m，基坑角部槽段長為4m以下，槽段最大深度為27m。墻體水下混凝土強(qiáng)度等級為C30，抗?jié)B等級為P6。

本基坑工程開工時，地鐵盾構(gòu)施工已經(jīng)通過本工程施工場地。為減少對地鐵施工的不良影響，安排先從800mm厚連續(xù)墻開始，根據(jù)第三方監(jiān)測單位出了隧道測量初始數(shù)據(jù)和接到地保辦施工批復(fù)同意施工的意見，后再施工靠近地鐵（基坑北側(cè)）的1000mm厚連續(xù)墻。工程按照順時針方向施工。為不影響地鐵施工，北邊靠地鐵一側(cè)的連續(xù)墻需在13號地鐵線鋪軌調(diào)試前完成。

7.混凝土支撐施工

本基坑工程支撐梁均為現(xiàn)澆，砼強(qiáng)度等級為C30，保護(hù)層厚度為30mm。支撐的腰梁和支撐梁混凝土澆注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，嚴(yán)防施工時支撐梁變形。混凝土支撐梁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上以后才能開挖支撐以下的土方；基坑開挖時應(yīng)分段分層開挖，分段長度不得超過20m。為保證支護(hù)樁和支撐系統(tǒng)受力均衡，分區(qū)挖土?xí)r應(yīng)對稱、均衡地進(jìn)行。嚴(yán)禁超挖及對坑底土體的擾動。

8.土方開挖施工

為了減少可能對地鐵隧道不利影響的時間，土方開挖與支撐梁施工按事前的組織規(guī)劃同步進(jìn)行，土方開挖應(yīng)遵循分區(qū)、分塊、分層、對稱、限時的原則，嚴(yán)禁超挖。土方開挖在水平方向的兩側(cè)對稱位置同時開挖，在垂直方向上自上而下分四個階段開挖。第一階段從現(xiàn)有地面挖至第一道支撐梁梁面標(biāo)高處；第二階段挖至第二道支撐梁面標(biāo)處；第三階段挖至第三道支撐梁面標(biāo)處；第四階段挖至基坑底。

開挖至巖層段，為使本基坑施工振動對地鐵隧道的影響降到最低，擬劃分區(qū)域采用動、靜爆施工措施，靠近地鐵一側(cè)21米以內(nèi)的范圍采用靜爆破碎法施工，21米以外的范圍采用動爆法施工，如圖4所示。

圖4 進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層后開挖施工區(qū)域劃分圖

9.混凝土支撐拆除

本工程基坑面積大，地下室主體結(jié)構(gòu)施工分區(qū)按施工縫設(shè)置進(jìn)行，混凝土支撐的拆除工作也須按主體結(jié)構(gòu)施工順序分段實(shí)施。當(dāng)施工結(jié)構(gòu)側(cè)壁至支撐梁底，水平結(jié)構(gòu)換撐梁(板)已經(jīng)完成，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)70%以上時即可開始支撐梁拆除。為確保不影響地鐵隧道的施工，本工程采用靜力碎法拆除支撐梁。利用吊車將重約2噸的4臺微型履帶式挖掘機(jī)吊上樓蓋，啟動微型挖掘機(jī)炮頭，對已采用靜力破碎的支撐梁進(jìn)行機(jī)械振動破碎(保證混凝土塊粒徑小于40cm）。支撐梁拆除時，先拆除聯(lián)系撐、角撐、對撐、腰梁，使原支撐的應(yīng)力按要求逐步均衡釋放。

10.結(jié)束語

根據(jù)基坑監(jiān)測以及地鐵隧道變形監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，若基坑以及地鐵隧道的水平位移、沉降變形微小，基坑及隧道結(jié)構(gòu)則為安全。在大城市的建筑行業(yè)中，深基坑與地鐵隧道并存的情況不少，為避免對地鐵隧道產(chǎn)生不利影響及推進(jìn)原本基坑的施工，施工單位必須事先綜合考慮各種應(yīng)對措施。而根據(jù)工程實(shí)例，地下連續(xù)墻搭配內(nèi)支撐及相應(yīng)其他措施，是非常適合在臨近地鐵隧道的情況里運(yùn)用。