成都地區臨近地鐵基坑工程案例分析

1 引言

隨著成都市建設規程的發展， 城市地鐵網的密度越來越高，城區內臨近地鐵開發的建筑項目越來越多。 較軟土地區的城市，成都地區的地質情況有如下特點：以沙河為界，東側為岷江水系Ⅲ級階地，基本上沒有卵石，局部有泥夾石，黏土具有膨脹性，西邊為岷江水系Ⅰ、Ⅱ級階地，往西卵石厚度逐漸增大。 軟土地區臨近地鐵的基坑工程采用的支護形式[1-5]在僅僅考慮安全性的情況下同樣也適用于成都地區， 但結合成都地區特有的地質情況，則在經濟性和工期上有較大的浪費。 本文介紹成都市一個正在運營的地鐵車站旁的3 層地下室基坑支護工程，合理地利用砂卵石自重大，一定寬度的預留土臺能夠提供被動土壓力，以及土釘墻支護穩定性較好的特點，取得了良好的施工效果。

2 工程案例

2.1 項目概況

該項目位于天府新區華陽街道天府大道南段西側， 基坑東西向長約200 m，南北向長約253 m，總面積約46 000 m2，支護周長約866 m，平均開挖深度14.65 m。 基坑東側緊鄰地鐵1號線車站，地下室外墻距離用地紅線約6.7~10.8 m，距離地鐵站外墻約12.6~14.7 m，地鐵車站基底埋深約為地表下18 m，地鐵站外側為天府大道主干道，寬約86 m。本項目整個基坑東側253 m 范圍內均有地鐵車站結構，支護樁外緣距離1.9 m 有1 條埋深為1.0 m 的電纜溝。 地鐵車站結構位于1 倍基坑開挖深度范圍內，為地鐵的顯著影響區。 基坑周邊環境如圖1 所示。

圖1 基坑周邊環境圖

2.2 地層巖性概況

該項目場地地貌單元屬岷江水系Ⅱ級階地， 基坑側壁主要地層為第四系全新統人工填土層（Q4ml）素填土、第四系上更新統沖積（Q3al）粉質黏土、粉土、粉細砂層、第四系上更新統沖洪積（Q3al+pl）砂卵石層、白堊系上統灌口組（K2g）泥質砂巖。表1為臨地鐵側基坑側壁土體參數。 各巖土層的構成和特征分述如下。

表1 臨地鐵側基坑側壁土體參數

2.2.1 第四系全新統人工填土層（Q4ml）

<1-1> 素填土：灰-灰褐色，稍濕-濕，以黏性土為主，夾雜少量卵、碎石，偶見少量植物根莖及腐殖質。

2.2.2 第四系上更新統沖積（Q3al）

<2-1> 粉質黏土：黃褐色，可塑狀態，含氧化鐵及鐵錳質結核，少量裂隙發育，裂隙間常有灰白色黏土充填。

<2-2> 粉土：黃灰色、灰色，濕-飽和，密實狀態為主，局部為中密狀態，含氧化鐵及云母碎片等，該層搖振反應迅速，無光澤，干強度及韌性低。

<2-3>粉細砂：青灰色，濕-飽和，松散-稍密，局部層底含少量中砂，礦物成分主要為長石、石英、暗色礦物及巖屑等，顆粒呈菱角狀，級配一般，黏性土10%左右。

2.2.3 第四系上更新統沖洪積（Q3al+pl）

<3-1> 松散卵石： 卵石含量50%~55%， 粒徑大部分在20~40 mm，最大粒徑超過80 mm。

<3-2> 稍密卵石：卵石含量55%~60%左右，粒徑大部分在30~60 mm，最大粒徑超過100 mm。

<3-3> 中密卵石：卵石含量60%~70%左右，粒徑大部分在40~80 mm，最大粒徑超過120 mm。

<3-4> 密實卵石： 卵石含量大于70%， 粒徑大部分在40~150 mm，偶夾漂石，充填中砂及圓礫。

<3a> 中砂：灰色、褐灰色，飽和，松散-稍密，礦物成分主要為長石、石英、暗色礦物及巖屑等，含少量云母，級配不良，在場地內主要以透鏡體的形式分布在砂卵石層中或以充填方式賦存于卵石間隙之中。

2.2.4 白堊系上統灌口組（K2g）

<4-1> 強風化泥質砂巖：棕紅、紫紅色，呈短柱狀，砂質結構，中厚層狀構造，泥鈣質膠結。

<4-2> 中風化泥質砂巖：紫紅色、棕紅色，為場地基巖的主要巖性，呈長柱狀，砂質結構，中厚層狀構造，泥鈣質膠結。

3 基坑支護方案

本項目平面尺寸較大、深度較深，且臨近地鐵車站的長度為253 m，首先要控制項目的開挖對地鐵車站的影響。 若采用軟土地區基坑常用的鋼筋混凝土支內支撐、分區支護、逆作法或半逆作法將大幅增加基坑支護和土方開挖的造價及工期，除臨近地鐵一側無法支護空間有限外，其余三側均有采用樁+預應力錨索支護的條件。

根據現場的條件， 在非臨地鐵側采用1.2 m 直徑的支護樁，樁間距為2.4 m，嵌入基坑底5.0 m，在樁身上設置3 排預應力錨索。 臨近地鐵一側采用1.2 m 直徑的支護樁，樁間距為2.2 m，嵌入基坑底6.0 m。 臨近地鐵臨側具體的施工工序如圖2 所示。

圖2 臨地鐵側基坑施工工序圖

1）基坑支護樁施工完并達到80%強度后，預留一個高11.65 m、底寬13.0 m、頂寬5.5 m 高的土臺，土臺采用兩級放坡+每級3 層鋼筋土釘支護，放坡的坡率為1∶0.5，坡面采用鋼筋網片噴射混凝土支護，開挖至基坑底部。

2）除土臺區域外，基坑內地下室結構修建至負1 層頂板并達到80%強度，在地下室結構頂板梁板處設置反力墩，采用直徑609 mm，壁厚16 mm 的鋼管撐，將支護樁冠梁受到的水平力傳遞至地下室結構頂板。

3）逐層逐段開挖預留土臺，在地下室負2 層頂板處設置鋼管撐，并在支護樁對應的高度采用雙拼工字鋼形成腰梁，按照這樣的施工工序開挖至基坑底部。

4）從底板依次向上完成澆筑、養護、換撐、拆撐等工況，直至地下室修建完成， 地下室外墻與支護樁之間每一層樓板均采用厚度不小于500 mm 的C20 混凝土條帶充填。

4 結論

1）本項目已完工，在地下室施工期間并未對周邊環境及地鐵產生不利影響，位移和沉降均在規范允許范圍內，滿足了基坑支護的使用要求。

2）成都地區的砂卵石在地下水位降至基巖面的情況下有重度大、自穩性好的特點，在坡率為1∶0.5 的情況下采用土釘墻加固后可以保證其自穩性，因此，能夠提供足夠有效和穩定的被動土壓力。