緊鄰高層建筑基坑進(jìn)行地鐵出入口基坑施工的方法

■石 柱 ■中鐵十四局集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000

近年來，城市建設(shè)發(fā)展迅速，深基坑施工比比皆是。由于工期緊迫，不可避免地會遇到不同工程的兩個相鄰基坑同時施工的情況，兩者將相互制約、相互依存。安全施工的前提是支撐及圍護(hù)體系的穩(wěn)定，基坑的開挖與支護(hù)要嚴(yán)格按照設(shè)計要求及施工方案進(jìn)行，否則將導(dǎo)致災(zāi)難性的連鎖反應(yīng)。并且兩家施工單位的配合、溝通尤為重要，必要時應(yīng)調(diào)整一方的設(shè)計方案，建立共同的監(jiān)控量測體系，避免各自為政，最終兩項工程才能安全、順利建成。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)情況

本文介紹的兩個深基坑分別是:北京地鐵九號線六里橋東站三號出入口(基坑最大開挖深度14.6m，基坑平面面積320m2)和相鄰的北京電力醫(yī)院改造工程(基坑深23m，基坑平面面積14330m2)，尺寸相差十分懸殊。兩基坑間距3.5m，基坑底高差8.4m。位于北京西三環(huán)六里橋東、廣安路北側(cè)。詳見圖1(兩基坑相對位置關(guān)系)。

此處地層由上至下依次為:雜填土(厚1.5m)，粉質(zhì)粘土(厚0.5m)，粉土(厚0.3m)，粉細(xì)砂(厚0.8m)，中粗砂(厚0.3m)，圓礫(厚1.5m)，地表以下4.9m基本為卵石層。

圖1 兩基坑相對位置關(guān)系

1.2 水文情況

該處地下水位較深，位于兩基坑基底以下。但因廣安路下方污水、雨水管線較多，臨近廣安路的出入口基坑局部存在由于管線滲漏行成的上層滯水。

1.3 管線情況

在三號出入口北側(cè)3～6m 范圍內(nèi)有4 條中壓燃?xì)夤芫€，規(guī)格分別為DN500、DN300、DN600、DN426，管頂埋深約1.5～1.9m。距三號出入口北側(cè)7m 處有1 條管徑800mm 污水管道，管頂埋深約3m。詳見圖2(出入口基坑支護(hù)體系橫剖面圖)。

1.4 電力醫(yī)院基坑概況

電力醫(yī)院基坑采用樁錨支撐體系?？拷鋈肟诨拥闹ёo(hù)參數(shù):鉆孔灌注樁間距1.65m，樁徑800mm，嵌入基坑底深度3.5m。錨索體系自上而下設(shè)置三層，每層錨索水平間距1.6m，一樁一錨，錨孔直徑150mm，灌注M20 素水泥漿。設(shè)計參數(shù)如下表所示:

2 地鐵出入口優(yōu)化設(shè)計方案

2.1 優(yōu)化設(shè)計原因

出入口基坑原設(shè)計為“圍護(hù)樁+鋼管內(nèi)支撐”體系。由于施工時電力醫(yī)院基坑已開挖到底，正進(jìn)行底板結(jié)構(gòu)施工，且部分錨索已侵入出入口基坑內(nèi)，必須進(jìn)行割除。如此以來，電力醫(yī)院基坑將無法抵抗出入口基坑鋼管內(nèi)支撐的作用力，并將造成基坑失穩(wěn)。故出入口設(shè)計方案變更為“圍護(hù)樁+錨索+對拉”支護(hù)體系，靠近電力醫(yī)院基坑一側(cè)采取錨索對拉的技術(shù)措施，以確保兩個基坑的穩(wěn)定。

2.2 優(yōu)化設(shè)計方案

設(shè)計方案優(yōu)化后，出入口圍護(hù)體系技術(shù)參數(shù):鉆孔灌注樁間距1.6m，樁徑800mm，嵌入基坑底深度4.5m。錨索腰梁采用雙拼I28a 工字鋼。

緊鄰電力醫(yī)院基坑側(cè)，需割除第一層及第二層的部分錨索，對拉錨索的拉力為電力醫(yī)院錨索設(shè)計拉力的50%。

遠(yuǎn)離電力醫(yī)院基坑側(cè)豎向設(shè)置三層錨索，為避開管線，第一層錨索設(shè)置于冠梁以下1.2m 位置。三層錨索水平間距均為1.65m，一樁一錨。錨孔直徑150mm，灌注M20 素水泥漿。

圖2 出入口基坑支護(hù)體系橫剖面圖

圖3 出入口基坑支護(hù)體系縱剖面圖

出入口基坑支護(hù)體系詳見圖2(出入口基坑支護(hù)體系橫剖面圖)、圖3(出入口基坑支護(hù)體系縱剖面圖)，遠(yuǎn)離電力醫(yī)院基坑側(cè)錨索支護(hù)設(shè)計參數(shù)如下表所示:

3 地鐵出入口基坑施工重難點

該基坑施工控制難度大、風(fēng)險大，重難點主要有以下3 個方面:

(1)確保電力醫(yī)院基坑穩(wěn)定。出入口基坑施工時應(yīng)快速完成電力醫(yī)院基坑錨索的定位—清理—切斷—錨固—張拉過程，進(jìn)行錨索體系受力轉(zhuǎn)換，避免應(yīng)力松弛導(dǎo)致電力醫(yī)院基坑局部失穩(wěn)。

(2)確保出入口基坑自身穩(wěn)定。此基坑采用“圍護(hù)樁+錨索+對拉”的設(shè)計方案，受力比較復(fù)雜，施做及拆除錨索體系過程應(yīng)穩(wěn)妥細(xì)致。

(3)確保基坑另外一側(cè)相鄰燃?xì)庵鞴艿?、雨污水主管道安全。由于電力醫(yī)院基坑開挖過程中，各類管線已經(jīng)產(chǎn)生一定變形，所以出入口基坑要有足夠的支護(hù)強度和剛度，以降低地層的二次擾動。

以上三方面相輔相成，任何一方面出現(xiàn)問題，都會引起連鎖反應(yīng)，發(fā)生災(zāi)難性事故。要密切監(jiān)測并嚴(yán)格控制地表沉降和向基坑方向產(chǎn)生的位移。

4 地鐵出入口基坑施工方案

基坑南側(cè)鄰近電力醫(yī)院施工基坑，對侵入基坑內(nèi)的電力醫(yī)院錨索采取對拉的施工措施，施工中不能將基坑內(nèi)錨索全部暴露，為防止預(yù)應(yīng)力損失過大造成電力醫(yī)院基坑錨固力不足，現(xiàn)場采取水平方向分段施工，對錨索進(jìn)行分段開挖、割除、錨固，最終將出入口基坑內(nèi)的各段錨索腰梁進(jìn)行有效連接，具體措施如下:

(1)機(jī)械開挖至電力醫(yī)院錨索設(shè)計標(biāo)高1m 位置時，改為人工清理錨索周邊土體，直至將錨索暴露出來，并清理錨索上的水泥漿。錨索縱向暴露部分不超過1.5m，能夠滿足安裝腰梁的空間即可。

(2)基坑南側(cè)錨索腰梁現(xiàn)場加工。將I28a 工字鋼分別從錨索上下兩側(cè)橫過去，下側(cè)采用三角托架固定，上側(cè)采用M20 ×220 膨脹螺栓臨時固定，然后用連接鋼板對上下兩節(jié)工字鋼采取有效焊接，背后采用高強快硬砂漿填充，形成腰梁體系，錨索支座設(shè)置角度與電力醫(yī)院錨索垂直。為確?？焖偈┕?，降低應(yīng)力損失，每段腰梁水平方向錨固兩根錨索。

(3)用鋼絲卡將錨索卡死，臨時固定在鋼腰梁上，待整根腰梁范圍內(nèi)的錨索全部卡住之后，開始對錨索進(jìn)行割除。錨索割除后立即安裝鎖具，并逐步施加設(shè)計預(yù)應(yīng)力，每割除一根，張拉一根，依次進(jìn)行施工。

(4)由于每層腰梁是分段加工、安裝的，為確保張拉體系整體受力，錨索張拉完畢后，對每層腰梁進(jìn)行連接。同時，對上、下兩層腰梁采用工字鋼焊接連接。

(5)重點對地表沉降、管線沉降、圍護(hù)樁樁頂水平位移、錨索軸力進(jìn)行監(jiān)測，繪制位移(軸力)～時間和位移(軸力)速率～時間曲線，對數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，推算最終位移值，確定曲線變化規(guī)律，以指導(dǎo)施工。

在進(jìn)行出入口結(jié)構(gòu)施工時，電力醫(yī)院基坑內(nèi)側(cè)墻結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成(此基坑設(shè)計有肥槽，不拆除錨索體系)。經(jīng)受力分析，出入口基坑的圍護(hù)樁能夠抵抗兩基坑間的土體側(cè)壓力。所以，在施工出入口底板及側(cè)墻結(jié)構(gòu)過程中，自下而上分兩個施工段拆除了對拉的錨索體系(設(shè)計方案進(jìn)行了優(yōu)化，未預(yù)留肥槽)。整個施工過程進(jìn)展十分順利。

兩家施工單位聯(lián)合建立的監(jiān)控量測平臺數(shù)據(jù)顯示，在出入口基坑開挖過程中，相鄰側(cè)電力醫(yī)院基坑錨索應(yīng)力值略有降低;地表沉降及水平位移較小;各類管線變形基本穩(wěn)定。所有數(shù)據(jù)均在設(shè)計控制范圍內(nèi)。

5 結(jié)束語

在此項工程施工過程中，設(shè)計、施工方案起到了決定性作用，現(xiàn)場管控起到了關(guān)鍵性作用，監(jiān)控量測起到了預(yù)見性作用。由于設(shè)計合理，數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確，現(xiàn)場管控到位并嚴(yán)格按照方案施工，使得地鐵出入口基坑快速、安全地開挖到位并順利完成了結(jié)構(gòu)施工，為今后類似工程的順利施工提供了完善可行的方案。

［1］王印.深基坑開挖對緊鄰地鐵車站影響的位移分析及施工保護(hù)措施研究［D］.同濟(jì)大學(xué)，2008.

［2］吳國榮.相鄰基坑開挖對基坑變形影響的研究［D］.廣東工業(yè)大學(xué)，2010.

［3］楊敏，周洪波，楊樺.基坑開挖與鄰近樁基相互作用分析.土木工程學(xué)報，2005.

［4］陳東杰.上海鐵路南站相鄰基坑施工技術(shù)研究.同濟(jì)大學(xué)，2004.