鄰近軌交的深基坑施工保護技術(shù)

陳建中 簡 要 鮑文挺 劉 杰

1. 杭州市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站 杭州 310005；2. 中建三局集團有限公司（滬） 上海 200129

1 工程概況

背景工程位于浙江省杭州市蕭山區(qū)中心，占地面積為51 358 m2，總建筑面積325 650 m2。本工程場地形狀類型為長方形，基坑平均開挖深度15.20 ～15.80 m，基礎(chǔ)底板采用樁承臺筏板基礎(chǔ)?；游鱾?cè)距離已運營的軌道交通2號線（埋深約11.20 m）約13 m，南側(cè)鄰近正在施工的軌交5號線（圖1）。在A區(qū)第3道支撐（底標高-12.70 m）完成后，軌交2號線上行線水平位移最大值達6.60 mm（報警值5.00 mm），水平收斂最大值4.80 mm（預(yù)警值4.00 mm，報警值5.00 mm），豎向位移最大值為-3.00 mm（預(yù)警值-4.00 mm）。

圖1 基坑支護平面示意

2 基坑圍護設(shè)計概況

2.1 基坑設(shè)計概況

本工程基坑原圍護設(shè)計分為A、B兩個基坑（即靠近軌交2號線主樓區(qū)域為A區(qū)、其余為B區(qū)）?；又ёo采用φ1 000 mm@1 300 mm鉆孔灌注樁支護及局部厚800 mm地下連續(xù)墻并組合3道鋼筋混凝土內(nèi)支撐，外側(cè)采用φ850 mm@600 mm三軸水泥攪拌樁止水，A、B區(qū)間設(shè)置鉆孔灌注樁分期墻。A區(qū)施工時，B區(qū)鄰近A區(qū)50 m范圍留土保護，待A區(qū)±0.00 m層結(jié)構(gòu)完成并達到90%強度后開挖并施工B區(qū)留土區(qū)域，以確保基坑在施工、挖土過程中，將對軌交隧道的影響降到最低，從而達到軌交運行安全的要求[1-3]。

2.2 A區(qū)基坑圍護設(shè)計

A區(qū)鄰近軌交2號線側(cè)基坑圍護采用厚800 mm的地下連續(xù)墻及φ800 mm@1 200 mm外側(cè)隔離灌注樁（頂部設(shè)置連系梁及加強板帶），其余三側(cè)采用φ1 000 mm@1 300 mm鉆孔灌注樁支護，內(nèi)設(shè)3道鋼筋混凝土支撐，貫穿A區(qū)東西向中部設(shè)置1道厚800 mm隨挖隨拆暗撐地下連續(xù)墻（墻底標高-25.10 m），鄰近軌交側(cè)22 m范圍內(nèi)被動土體采用φ850 mm@600 mm三軸水泥攪拌樁加固（樁頂標高-11.90 m，樁長9.80 m，水泥摻量20%）。A區(qū)基坑圍護平面及鄰近軌交側(cè)圍護剖面如圖2所示。

3 A區(qū)施工部署

圖2 A區(qū)基坑圍護平面及鄰近軌交側(cè)圍護剖面

圖5 基礎(chǔ)底板修改前后示意

根據(jù)軌交隧道位移數(shù)據(jù)并結(jié)合實際工況進行模擬計算，如果A區(qū)基礎(chǔ)底板仍按照原定施工部署（不分區(qū)施工）進行，待土方開挖到坑底時，軌交2號線上行線隧道的最大水平位移將達9.60 mm，最大豎向位移為-8.65 mm，將對軌交的安全運營產(chǎn)生嚴重影響（圖3）。因此，為確保軌交運營安全，就須對現(xiàn)有施工部署進行全面調(diào)整?？紤]到A區(qū)土方已開挖至第3道支撐底標高-12.70 m，故將第4層土方開挖及基礎(chǔ)底板施工劃分為6個區(qū)塊進行（圖4）。首先同時進行1、2區(qū)土方開挖及底板施工，待1、2區(qū)底板形成后，同步進行3、4區(qū)土方開挖及底板施工，3～4區(qū)底板完成后開挖5區(qū)，5區(qū)底板完成后，最后開挖6區(qū)土方并完成其底板施工。6塊底板全部完成并達到設(shè)計要求強度后進行支撐拆除作業(yè)及地下室結(jié)構(gòu)施工。

圖3 開挖到坑底模型水平位移及豎向位移

圖4 A區(qū)施工分區(qū)（右圖為優(yōu)先施工范圍）

4 基坑施工保護措施

4.1 基礎(chǔ)底板調(diào)整

在A區(qū)相鄰軌交水平位移及水平收斂值均報警的情況下，A區(qū)基坑施工進度的快慢對于基坑變形有著至關(guān)重要的影響。為最大限度提高各底板施工速度，減少基坑暴露時間，將除深坑區(qū)域外的底板由樁承臺筏板基礎(chǔ)調(diào)整為筏板基礎(chǔ)，局部承臺上翻，減少了磚胎模及土方回填的施工時間，使得每塊區(qū)域底板施工時間壓縮3～5 d。根據(jù)施工部署優(yōu)先形成的“門”字形基礎(chǔ)底板，猶如形成拱形支撐，有效地控制軌交側(cè)基坑變形（圖5）。

4.2 鄰近軌交側(cè)設(shè)置加筋墊層

為使第4層土方開挖后到基礎(chǔ)底板澆筑前這一不利期間能形成有效的臨時傳力體系，將鄰近軌交西側(cè)3～5區(qū)底板區(qū)域墊層厚度由100 mm增加至300 mm，并內(nèi)配φ8 mm@200 mm單層鋼筋網(wǎng)片，混凝土強度提高至C25，隨挖隨澆，墊層范圍西起地下連續(xù)墻、東至3～5區(qū)東側(cè)邊線外擴1 m與1～2區(qū)底板相接。及時形成的加筋墊層減少了土體直接裸露時間、降低梅雨季節(jié)雨水天氣對基坑的影響，同時兼顧起底板鋼筋、模板施工期間臨時支撐的作用（圖6）。

圖6 加筋墊層平面及剖面示意

4.3 鄰近軌交側(cè)增加應(yīng)急鋼支撐

因軌交地下站埋深較本工程基坑開挖深度淺，支撐拆除時勢必會對其產(chǎn)生影響，為最大限度減少支撐拆除對軌交的影響，在支撐拆除前，沿地下連續(xù)墻區(qū)域布設(shè)400 mm×400 mm×13 mm×21 mm的H型鋼斜拋撐。型鋼斜拋撐靠地下連續(xù)墻側(cè)頂標高為-10.90 m，水平寬度為4 m，沿地下連續(xù)墻每6 m布設(shè)1道（局部碰支撐位置進行微調(diào)或加密）。型鋼頂部采用厚20 mm后置埋件通過化學(xué)錨栓固定在地下連續(xù)墻上，下部與埋置在基礎(chǔ)底板上混凝土牛腿的埋件連接?；炷僚Ｍ扰c底板施工一起澆筑，嚴格控制混凝土牛腿的成型質(zhì)量，確保后期型鋼斜拋撐受力狀態(tài)（圖7）。

圖7 斜拋撐布置平面及剖面

4.4 地下連續(xù)墻與底板連接形式調(diào)整

原靠近軌交側(cè)地下連續(xù)墻與底板的鋼筋連接采用了預(yù)埋鋼筋接駁器，因施工條件及地下連續(xù)墻的成型質(zhì)量等原因，預(yù)埋接駁器的位置可能產(chǎn)生偏差或被破壞，且因考慮將承臺基礎(chǔ)改為大筏板基礎(chǔ)，將直接導(dǎo)致底板鋼筋與預(yù)留接駁器無法正常接駁。另外，考慮到施工時將會在尋找接駁器上浪費大量時間，降低工效。故為加快施工速度，底板與地下連續(xù)墻鋼筋的連接采用直接植筋法施工，大大節(jié)省了鋼筋工程的施工時間，為基礎(chǔ)底板的及時形成創(chuàng)造了條件[4-6]。

4.5 AB區(qū)基坑間增加下臥傳力帶

因沉降后澆帶位于B區(qū)（分期墻外），且因分期墻分隔兩側(cè)底板無法連通，考慮到底板鋼筋預(yù)留及連接、分期墻拆除以及底板傳力帶的設(shè)置，沿A區(qū)分期墻兩側(cè)分別預(yù)留寬1 200 mm的區(qū)域，在基礎(chǔ)底板底標高以下設(shè)置厚500 mm C25混凝土下臥傳力帶撐住分期墻，有效解決第3道支撐拆除后基礎(chǔ)底板傳力等問題。施工時先行施工下臥傳力帶，后進行底板混凝土澆筑（圖8）。

圖8 下臥傳力帶平面及剖面示意

4.6 減少基坑暴露時間

為減少基坑暴露的時間，實行24 h兩班制搶工，同時投入多臺汽車吊輔助施工。因土方開挖及基礎(chǔ)底板施工時正處于梅雨季節(jié)，為解決土方外運困難等因素影響，采取將土方短駁運至B區(qū)臨時堆放，同時在支撐區(qū)域覆蓋彩條布等措施，保證了在雨天等特殊天氣下土方開挖的順利進行，保證了施工進度，減少了基坑暴露時間。

4.7 增加監(jiān)測頻率

在A區(qū)第4層土方開挖期間，基坑的監(jiān)測頻率由原來的1次/d增加到4次/d，使參建各方及時掌握了監(jiān)測數(shù)據(jù)。

5 基坑監(jiān)測

在基坑開挖過程中，通過監(jiān)測單位每天提供的監(jiān)測資料，嚴格按預(yù)警值、報警值進行控制，若位移變化速度、位移值超過容許值，則采取措施進行及時處理。底板完成時鄰近軌交側(cè)上行線最大水平位移為7.80 mm，最大豎向位移為-4.00 mm，低于A區(qū)按整塊施工所預(yù)計的隧道最大水平位移9.60 mm及最大豎向位移-8.65 mm（圖9、圖10）。

6 結(jié)語

圖9 底板完成時軌交2號線隧道內(nèi)各監(jiān)測點變形曲線

圖10 鄰近軌交側(cè)基坑第4層土方開挖至底板完成期間軌交隧道變形曲線

在本工程基坑鄰近軌交水平位移報警后，經(jīng)過合理施工部署，采取分塊施工、將基礎(chǔ)底板由樁承臺筏板基礎(chǔ)調(diào)整為筏板基礎(chǔ)、設(shè)置加筋墊層、增加應(yīng)急鋼支撐、分期墻位置設(shè)置下臥傳力帶等保護措施，采取24 h搶工并輔以嚴密的監(jiān)控，順利實現(xiàn)了基礎(chǔ)底板的封閉。

底板施工完成后，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，軌交上行線最大水平位移為7.80 mm，最大水平收斂值為6.30 mm，最大豎向沉降為-4.00 mm，達到了預(yù)期的目的，保證了軌交運行安全。經(jīng)實踐證明，該系列措施安全可靠，為今后類似工程的施工積累了經(jīng)驗[7,8]。