如意坊放射線深基坑施工重難點分析及對策研究

楊旭東 傅鶴林 胡才超 韓培培

摘要：文章結合廣州如意坊放射線一期工程實例，針對其工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和周邊環(huán)境情況，從深基坑結構設計、基坑支護結構設計及施工等方面，分析了其基坑施工的重難點，并提出了相應的對策，可為該隧道基坑設計施工提供技術支持，也可為類似工程提供技術參考。

關鍵詞：基坑;明挖隧道;圍堰;干塢;設計;對策

0 引言

廣州如意坊放射線一期工程，位于荔灣區(qū)，北起內(nèi)環(huán)路如意坊立交，經(jīng)如意坊隧道過江后與芳村大道相接，止于芳村大道，與芳村大道成T型交叉，見圖1。隧道主線全長1 511 m，其中岸上段893 m，沉管段618 m。隧道岸上段分為黃沙端和芳村端兩段：黃沙端岸上段總長503 m，其中敞開段217 m，暗埋閉口段286 m;芳村端岸上段總長390 m，其中敞開段179 m，暗埋閉口段211 m。其中基坑是關鍵控制工程，因此對其重難點及施工對策進行研究十分必要。

1 工程地質(zhì)概況

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場區(qū)位于荔灣單斜南翼，主要斷裂為廣從斷裂和廣三斷裂。

廣從斷裂：經(jīng)五雷嶺以北，沿白云山西麓切過，向南越過珠江至鹽步延出區(qū)外。斷裂兩側(cè)巖性、巖相、古地理都有很大差異，是流溪河（PZ2）斷陷、白云山—羅崗（PZ1）斷隆及廣州（Mz）斷陷、鹽步拗陷等構造單元的分界線。斷裂發(fā)生于加里東期，活躍于中生代，至今仍在活動，斷層產(chǎn)狀傾向NW，傾角40°～60°，正斷層。該斷裂在場區(qū)南側(cè)通過，與擬建工程近平行分布。

廣三斷裂：該斷裂經(jīng)白鵝潭水道—五鳳村—石榴崗—侖頭—長洲島北岸止。斷裂東段為廣州斷陷與侖頭—新造（PZ1）斷隆分界線，西段為流溪河（PZ2）斷陷與鹽步石灣（Kz）拗陷分界線。斷裂呈近東西走向，向南傾，傾角50°，屬正斷層。廣三斷裂于珠江水道處下擬建過江隧道呈正交通過，并在隧道東南側(cè)附近（約370 m）與廣從斷裂相交匯合。

1.1 地層巖性

場地主要出露第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層（Q4mc）、第四系上更新統(tǒng)沖積層（Q3al）、殘積層（Qel）及白堊系上統(tǒng)（K2d）碎屑沉積巖層。

1.2 不良地質(zhì)及特殊巖土

場區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)主要為飽和砂土液化及軟土震陷。第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層②2、②3、②4砂層經(jīng)液化判別為液化土。液化土層在強震時，由于液化造成地基失穩(wěn)，是場地和地基穩(wěn)定性的不利因素。施工區(qū)軟土厚度大且分布廣，在強震作用下，有發(fā)生軟土震陷的可能。

2 明挖隧道與圍堰設計概況

2.1 圍堰設計概況

由于岸上明挖隧道結構與沉管段接口位于江中，進入江中段采用雙排拉森Ⅳ鋼板樁圍堰，堰內(nèi)吹砂回填，堰外拋石反壓形成陸域。黃沙端圍堰起訖里程為K1+020～056，長36 m，堰體寬7 m，設1道500 mm拉桿;芳村端圍堰起訖里程為K1+639～696，長57 m，堰體寬10 m，設兩道（第1道500 mm、第2道800 mm）拉桿。江中圍堰段基坑圍護如圖1所示。

2.2 基坑圍護結構設計概況

基坑支護根據(jù)結構埋深分別采用放坡開挖、鉆孔樁、地下連續(xù)墻和帶鎖扣 鋼管樁等支護形式，黃沙端 基坑具體支護形式見表1，支護結構平面圖見圖2;芳村端基坑具體支護形式見表2，支護結構相對簡單，設計圖在此略。

3 干塢設計概況

干塢布置于黃沙端東側(cè)貨運場，基坑尺寸為147 m×145.5 m，基坑開挖深度為13.7～14.1 m，非管段預制區(qū)開挖底標高為-6.2 m，預制區(qū)開挖標高為-6.6 m。

基坑圍護結構采用地下連續(xù)墻+4道錨索支護，其中臨江側(cè)采用1 m厚、9 m寬格構式地下連續(xù)墻，東西兩側(cè)近江側(cè)采用1 m厚T型地下連續(xù)墻，其他段采用1.2 m一字型地下連續(xù)墻，見圖2?？紤]到干塢基坑范圍地質(zhì)較差，連續(xù)墻外側(cè)采用600@500 mm單軸攪拌樁和內(nèi)側(cè)850@600 mm三軸攪拌樁槽壁加固。

干塢基底內(nèi)側(cè)貼近連續(xù)墻7.45 m范圍（塢口范圍除外）采用850@600 mm三軸攪拌樁格柵式加固，其余范圍采用500@1 500 mm CFG樁（正方形布置）加固，樁底進入全風化巖≥1 m或中、微風化巖≥0.5 m。

塢底結構管段預制區(qū)厚1 m，自下而上結構為：300 mm厚級配碎石褥墊層、120 mm厚中粗砂倒濾層、180 mm厚C25鋼筋混凝土板、300 mm厚中等級配碎石（120 kN壓碾機碾壓）、100 mm厚C25素混凝土。其中預制區(qū)域橫向設6條600 mm×1 400 mm混凝土梗梁，頂面與100 mm厚C25素混凝土齊平。相鄰梗梁間縱向設置3條通長導水槽，橫向每間隔5 m設置一條導水槽，導水槽斷面尺寸為100 mm×100 mm。非預制區(qū)域塢底結構厚0.6 m，自下而上結構為：300 mm厚級配碎石褥墊層、100 mm厚中粗砂倒濾層、200 mm厚C25鋼筋混凝土板。

A型采用雙排T型地下連續(xù)墻+中間一字墻通過雙十字穿孔鋼板剛性連接形成格構式護岸墻，墻厚1 m，墻間600@500 mm攪拌樁滿堂加固，墻頂1 m厚鋼筋混凝土板連接，其中上跨地鐵11號線盾構區(qū)間護岸墻上下設兩道1 m厚鋼筋混凝土板連接，墻底距盾構隧道頂至少0.7 m;B型采用雙排T型地下連續(xù)墻，C型采用雙排一字型地下連續(xù)墻，B、C型墻頂均通過1.5 m厚鋼筋混凝土板連接。

珠江堤岸恢復采用預制沉箱+L形擋墻結構，沉箱結構下方拋填塊石（充砂）或漿砌塊石作為基礎，箱內(nèi)回填砂。

4 重難點分析及對策

4.1 工程特點分析

通過認真研讀招標文件、施工設計圖紙及現(xiàn)場施工調(diào)查，本工程主要特點可概括為“一大、二多、三高”。

4.1.1 一大：工程規(guī)模大

本工程隧道主線全長2 394.834 m，由主線明挖隧道、江中沉管隧道、兩端連接線道路、如意坊立交及旁建干塢組成，工程施工工作量大。

4.1.2 二多：專業(yè)多、工法多

本工程涉及道路工程、隧道工程、橋梁工程、排水工程、照明工程、交通工程及交通疏解、綠化工程、電力管溝工程、管理控制中心及供配電工程等，涉及專業(yè)及工法多樣?；訃o結構有工字鋼接頭連續(xù)墻、十字鋼板連續(xù)墻、鉆孔樁、鎖扣鋼管樁、放坡，結合有內(nèi)支撐、錨索、懸臂等形式的支護體系;基底、軟弱地層加固有三軸攪拌樁、CFG樁、中粗砂換填、級配碎石換填;槽壁加固有攪拌樁、旋噴樁等。

4.1.3 三高：工期風險高、實施風險高、施工要求高

本工程工作面多，施工接口多，施工工程量大，施工場地征拆難度大，江中施工與岸上施工相互交錯、相互制約等不確定因素多，對工程實施計劃造成影響。工程環(huán)境復雜、地質(zhì)條件復雜、不良地質(zhì)條件特征明顯等條件，增加了深基坑、沉管、水上作業(yè)施工難度，施工、技術、安全、質(zhì)量等風險源多，工程實施風險大。本工程集路、橋、隧工程且越江跨路對接珠江兩岸城市主干道施工，對施工組織管理、技術管理、安全質(zhì)量管理、環(huán)境保護、文明施工等要求高。

4.2 重難點分析

（1）黃沙端岸上隧道上跨地鐵11號線如意坊站，基坑最寬為39.47 m，最深為19.05 m;芳村端基坑最寬為37.2 m，最深為18.43 m;干塢基坑尺寸為147 m×145.5 m，基坑開挖深為13.7～14.1 m。兩岸明挖基坑范圍大面積分布有淤泥質(zhì)地層、液化砂層，部分結構底板位于淤泥層中。尤其是黃沙端存在地鐵車站、岸上明挖隧道及干塢等相鄰多基坑施工，同時隧道基坑緊臨新風港A9宿舍樓及運營地鐵6號線。淤泥質(zhì)基坑開挖過程中在水土壓力和施工擾動的情況下容易產(chǎn)生涌水、涌砂和壓縮變形、基底隆起等不利現(xiàn)象，從而會引起基坑周邊建（構）筑物的不均勻沉降破壞，甚至引起基坑失穩(wěn)。

（2）沉管基槽開挖最深處約16 m，受珠江航道影響，基槽需分期、分段開挖完成后再進行管段浮運、沉放安裝，而且管段分兩批預制、沉放，施工周期長，受長期河流沖刷及潮汐影響，基槽邊坡易塌陷、基槽內(nèi)易回淤，基床存在淤泥將導致沉管管段沉降無法控制，可能發(fā)生重大漏水風險。沉管基底黃沙端部分位于中風化地層處需水下爆破或鑿巖棒沖擊開挖，芳村端部分位于液化砂層，需淤泥軟弱地層，需換填級配碎石，因此基槽開挖與穩(wěn)定、基床處理施工是沉管施工控制的重點。

（3）黃沙端、芳村端及干塢圍堰進入珠江部分施作圍堰作止水、圍護使用，干塢基坑靠珠江側(cè)無法施作錨索，采用懸臂格構連續(xù)墻支護。

4.3 深基坑施工對策

（1）開工前做好對基坑周邊建、構筑物的詳細調(diào)查，并請有房屋鑒定資質(zhì)的第三方單位進行鑒定、出具鑒定結論并簽認。

（2）嚴控圍護結構質(zhì)量，嚴格按設計要求及規(guī)范施工。

（3）塢口圍堰帶鎖扣鋼管樁為支護擋水一體的結構，控制鋼管樁定位精確及垂直度、鎖口密封防水是關鍵。根據(jù)開挖降水，必要時增設外圍全包止水鋼板樁及注漿管實施注漿止水措施。

（4）重視基坑降水管理，確保降水質(zhì)量;充分做好基坑四周排水工作，保持基坑內(nèi)無水作業(yè)。

（5）按照時空效應理論指導基坑施工，遵循“開挖支撐、先撐后挖、分層分段開挖、分段施作結構、嚴禁超挖、限時作業(yè)”的原則，并注意坑內(nèi)縱向放坡的穩(wěn)定。

（6）基坑開挖到底，快速施作混凝土地模及墊層封底，縮短基底暴露時間，盡快進行結構回筑，做到快開挖、快支護、快回筑。

（7）對基坑進行全方位、全過程的監(jiān)控量測，信息化施工。

（8）基坑開挖前制定詳盡、切實可行的應急預案，備好各種應急物資，成立搶險應急分隊，組織搶險演練。

（9）進場后提供條件完善詳勘鉆孔，根據(jù)實際情況進行針對性圍護結構設計，確?；又ёo體系可靠。

5 結語

本文從工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和周邊環(huán)境著手，從深基坑結構設計、基坑支護結構設計及施工等方面對基坑的重難點進行了分析，并提出了相應的對策，可為該隧道基坑設計施工提供技術支持，也可為類似工程提供技術參考。

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收稿日期：2020-06-05