復雜條件淤泥軟土中車站明挖法施工案例分析

廖小明

（建發合誠工程咨詢股份有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

我國社會經濟飛速發展，城市規模不斷擴展，空間資源越來越緊張，地鐵建設就是解決該問題的重要表現。受環境制約，在城市軌道交通之地鐵的實際施工中，明挖法施工不僅適用于各種地質條件，還具有提高建設速度，易保證施工整體質量和安全，以及降低工程造價等優點[1]。在淤泥軟土中進行車站施工時，如果稍有操作不當就很容易導致施工安全受到嚴重影響，甚至引發安全事故。本文通過實際案例，對明挖法在軟土中地鐵車站施工時發生的地連墻漏水、取消換撐試驗失敗和綜合預警超限、地連墻侵限故障進行分析。

1 工程概況

某市A車站為地下二層雙柱三跨島式車站，長292m，寬21.7m，深約16.93～19.21m。采用明挖法施工，圍護結構為800mm厚地下連續墻，基坑均設置四道支撐加一道換撐，第一道采用鋼筋混凝土支撐，第二至第四道支撐采用鋼支撐。

工程地質主要為：淤泥夾砂、淤泥質土、（含泥）中粗砂層、雜填土層。

本車站范圍內無河流，地下水主要為孔隙潛水，第一層潛水穩定水位埋深為6.5～10.7m，第二層潛水(具承壓性)穩定水位埋深為18.7～21.2m。

車站周邊給水管線、電力管線、雨水管線、污水管線、通信管線、ND110燃氣管線埋深在0.68～3.34m，臨時改遷至北面便路內，距車站圍護結構邊為2～7.1m。

本站西面30m處為河，河寬度約20m，水深約2～3m。

地下水按埋藏條件包含上層滯水和承壓水兩種類型。承壓水層對工程建設的影響較大，

特別是對樁基施工和基坑開挖有較大影響，淤泥粉細砂交互層、淤泥夾砂、(含泥)粉砂、淤泥夾砂中的孔隙承壓水與河水有直接聯系[2]。

2 明挖法施工在軟土中進行車站建設時的風險分析

軟土具有含水量大、壓縮性大、強度低、靈敏度高、易觸變等特點，在上部荷載或者震動作用下易產生固結變形，引起地面、管線沉降，導致路面、房屋開裂等地質災害，其危險性和危害性中等[3]。

軟土特性對基坑開挖時空效應要求高；基底主要為淤泥及淤泥質土，對基坑承載力影響較大。在軟土地層深基坑施工中，如何保證圍護結構施工質量、控制深基坑穩定性及未來車站運營安全是本工程的難點之一。

施工對周邊地面交通和居民的正常生活有較大影響，易造成噪聲、廢棄泥漿及粉塵的污染[4]。

3 明挖法施工幾起案例分析

3.1 地連墻漏水案例

3.1.1 案例描述

基坑端頭最后一層土方開挖作業時，土方開挖接近基底標高，基坑內剛開始有細微明水滲出，后水量突然增大，經過搶險將漏水控制。根據漏水情況繼續在坑外采用后退式注單液漿、雙液漿加固，用注漿填充地層可能存在的空洞，處理漏水過程中地連墻墻體深層水平位移大量增加，在此期間增加端頭井鋼支撐兩道，直至底板澆筑完成險情結束。

3.1.2 原因分析

本次漏水位置位于車站Z字型地連墻位置處，施工時該幅地連墻采用兩幅鋼筋籠，即采用兩個L型鋼筋籠柔性接頭施工，該位置為基坑圍護結構的相對薄弱環節。在槽壁及陰角處加固施工時存在加固不到位，在地連墻澆筑時發生局部坍塌，造成接縫混凝土夾泥夾砂現象，導致基坑開挖后基底出現漏水情況[5]。

地連墻墻體深層水平位移大量增加的主要原因：

（1）大量的水土流失；

（2）前期堵漏時引流管數量不足、規格小，在堵漏過程未保護好，導致引流管全部被埋，無法明確辨別后續滲漏水來源，只能采取間斷性注漿；

（3）間斷性地注漿200t，導致墻體側壓力過大，變形增大；西面河水與淤泥粉細砂交互層、淤泥夾砂、(含泥)粉砂、淤泥夾砂中的孔隙承壓水有直接聯系。

3.2 取消換撐失敗案例

3.2.1 案例描述

本站設計施工圖中設計了一道鋼支撐換撐施工，換撐工序如圖1所示。因工期需要，制定了取消換撐，側墻、中板整體施工的方案。在進行取消換撐的試驗中，共拆除第三道6根鋼支撐，該試驗耗時6d最終以失敗告終。取消換撐試驗過程及監測數據見表1。

圖1 換撐工序圖

表1 取消換撐試驗過程及監測數據

3.2.2 原因分析

主體結構施工進度慢，在進行取消換撐試驗前，側墻、中板均未施工，導致墻體中部整體支撐力不足，是該試驗失敗的主要原因[6]。

當6根鋼支撐全部拆除時，第二道鋼支撐GZL2-04監測點軸力5d內共增加了4648.68kN，最大達到了6366kN（設計控制值最大值2083.2kN），存在較大安全隱患，取消換撐失敗，因此停止該試驗，按原設計方案執行。

3.3 綜合預警超限、地連墻侵限案例

3.3.1 案例描述

（1）車站各點位最大值超限見表2，各管線最大豎向位移見表3。

表2 車站各點位最大值

表3 各管線最大豎向位移

（2）車站多處地連墻接縫處滲水，多處地連墻侵入主體結構邊線，最大侵線值為32cm。

3.3.2 原因分析

（1）基坑處于淤泥夾砂及淤泥質地層中，對地層變化較為敏感，容易發生變形；

（2）管線二次開挖回填不密實，車輛長時間通行與停靠，進一步造成地面不同程度的沉降；管線監測點預埋為間接點，非直接點，影響監測數據準確性；

（3）混凝土支撐施工過程中對軸力計保護不足，導致后期軸力計失效；

（4）在淤泥夾砂及淤泥質地層中，車站圍護結構施工整體外放不足，進一步加大了地連墻侵線；

（5）土方開挖作業完成后由于鋼支撐架設不及時，無支撐的暴露時間過長，使基坑變形不斷增大；

（6）思想上不夠重視，在開挖過程中未及時將監測數據指導下一步施工，施工組織不力，主體結構施工進度依舊嚴重滯后，導致地連墻變形量不斷增大。

4 結束語

該工程實踐證明，在周邊建筑物較近、管線較多、軟土地基、地下水位較高的復雜條件下明挖車站深基坑施工應采取下列措施，從而確保深基坑安全。

（1）槽壁加固、地連墻接縫處理、地連墻混凝土澆筑等每一個施工環節均需小心、謹慎，只要有一個環節出問題均可能導致地連墻漏水；地連墻工字鋼接頭，刷壁要重點盯控，保證刷毛上無泥沙等其他雜物，保證刷壁質量，減少接縫滲漏；土方開挖時應對地連墻接縫等薄弱環節進行觀察，如發現有濕漬或滲水，提前進行注漿預加固處理；地連墻漏水首先要迅速反壓，然后要及時采用高效的鉆機設備（比如阿特拉斯鉆機）打孔是爭取時間的最有效辦法。堵漏不排除會出現2次漏水情況，所以，反壓砂袋要有足夠的安全系數，以備2次壓漿堵漏。

（2）地連墻施工前進行槽壁加固是必要的，避免了地連墻成槽發生塌孔，保護了地連墻施工質量及周邊建構筑物的安全，陰陽角位置的加固是控制的重點部位，應加強管控，保證陰陽角加固質量［7］；對于開挖19m深度的2層地下車站，導墻施工放樣時，按開挖深度的1%進行外放，以防止地連墻侵限。

（3）軟土地層開挖19m深度的2層地下車站，采取一道頂層混凝土支撐，下設3道鋼支撐從設計方面應進行深入研究、探討，但按此設計方案施工主體結構時，必須進行換撐施工；開挖時應充分考慮時間、空間效應，隨開挖隨支撐，限時安裝鋼管支撐，做好基坑排水，減少坑底暴露時間。各工序要銜接緊密，基坑開挖到位后及時封底。人員、材料準備充足，加快底板、側墻、中板施工進度；監測數據應及時采集、及時分析、及時發布給專項管理小組正確指導施工。