淤泥質(zhì)黏土層中盾構(gòu)區(qū)間上方基坑開挖施工

楊澤民

（上海隧道工程有限公司浙江分公司，杭州310000）

1 引言

在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的大環(huán)境下，軌道交通建設(shè)迎來爆發(fā)式增長，市區(qū)內(nèi)工程施工面臨地鐵盾構(gòu)區(qū)間的保護問題也越來越多[1]。本文以杭州南站東廣場基坑開挖對已成型的盾構(gòu)區(qū)間保護為契機，通過采取三軸攪拌樁土體加固及相應(yīng)施工措施分析了基坑施工對盾構(gòu)區(qū)間的保護，對后續(xù)類似工程具有借鑒作用。

2 工程概況

鐵路杭州南站綜合交通樞紐東西廣場工程——東廣場基坑南北寬388.2m，東西長365.4m，基坑深度8m，基底標高-12.00m，基坑面積110 308m2，樁筏基礎(chǔ)，地下1 層，地上2 層。地鐵5 號線火車南站站位于東廣場內(nèi)，地下3 層，地鐵車站地下1 層結(jié)構(gòu)屬于東廣場施工范圍，東廣場基坑開挖時，地鐵車站地下第3 層、第2 層結(jié)構(gòu)已完成，通火盾構(gòu)區(qū)間正在掘進中，車站和站房之間的21.3m 長度（1～18 環(huán)）的盾構(gòu)區(qū)間，位于3-2 淤泥質(zhì)黏土層中，此層土物理力學(xué)性質(zhì)差，具高壓縮性，高靈敏度，盾構(gòu)區(qū)間頂覆土16.32m，東廣場基坑開挖8m，卸荷比約為1.63。通過盾構(gòu)區(qū)間兩側(cè)非核心保護區(qū)土方開挖時的監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋，區(qū)間兩側(cè)土體卸荷的過程中，盾構(gòu)區(qū)間向外側(cè)有輕微位移，在靈敏度高、卸荷比大的條件下開挖盾構(gòu)區(qū)間上方土體，需采取措施保證盾構(gòu)區(qū)間的安全，如圖1 所示。

圖1 東廣場與車站平面布置圖

3 隧道保護措施

3.1 隧道內(nèi)拉梁

隧道上方基坑土體加固前，在隧道內(nèi)1 點鐘、4 點鐘、8 點鐘、11 點鐘方位用[22 的槽鋼做聯(lián)系梁，縱向加固30m，槽鋼固定在隧道吊裝孔上，使1～25 環(huán)隧道管片聯(lián)系成整體，減少加固、開挖期間隧道縱向不均勻沉降[2]。

3.2 隧道外土體加固

為保證東廣場基坑開挖期間隧道安全，設(shè)計采取φ850mm@600mm 門式三軸攪拌樁加固方案。加固范圍為車站端頭加固邊至國鐵圍護結(jié)構(gòu)邊12.3m 范圍，三軸攪拌樁水泥參量為20%。三軸攪拌樁加固寬42m，縱向長12.3m，加固至隧道頂1.5m，兩側(cè)加深段寬5m，加深段內(nèi)側(cè)距隧道邊5m，加深段底與隧道底平，如圖2 和圖3 所示。

加固期間，采取以下措施保證減少隧道變形：（1）嚴格控制三軸攪拌樁技術(shù)參數(shù)，漿液流量：300～400L/min，鉆桿下沉、提升速度：0.4～0.6m/min；水灰比：1.3～1.5；（2）攪拌樁施工時進行跳孔施工，跳孔距離橫向不小于7m、縱向不小于4m，相鄰樁施工間隔時間不小于3d；（3）使用6 塊6×1m 路基箱均攤?cè)S攪拌樁基施工荷載，減少集中荷載對已成型盾構(gòu)區(qū)間的影響；（4）配備三軸攪拌樁施工參數(shù)自動化質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，對成樁數(shù)據(jù)及時整理總結(jié)，并對成樁過程中各參數(shù)的異常情況及時采取有效措施，確保成樁質(zhì)量；（5）加固期間采用自動化監(jiān)測系統(tǒng)精準指導(dǎo)施工，如監(jiān)測異常應(yīng)停止施工，調(diào)整施工方案；（6）加固置換的土體及時翻至影響區(qū)外并外運[3，4]。

圖2 通火盾構(gòu)區(qū)間土體加固平面圖

圖3 通火盾構(gòu)區(qū)間土體加固剖面圖

3.3 開挖保護措施

結(jié)合盾構(gòu)區(qū)間核心影響區(qū)21m×70m 范圍內(nèi)工程樁位置圖，對于盾構(gòu)區(qū)間核心影響區(qū)范圍土體開挖總體順序為：（1）第一階段土方開挖從現(xiàn)狀至標高-8m 處，土方量約5 000m3，采用機械開挖，共配置2 臺PC320 挖機、45 臺運輸車，3d 完成。開挖過程中沿車站主體地墻邊及時修筑10m 寬出土坡道，坡道坡度不大于1∶7。（2）第二階段開挖至-12.0m，開挖厚度4m，分成5 個區(qū)塊，總土方量約5 205m3。先開挖1#土塊→施工1#墊層、防水、底板→同步對稱開挖2#、3#土塊→施工2#、3#墊層、防水、底板→同步對稱開挖4#、5#土塊→施工4#、5#墊層、防水、底板。如圖4 所示。

圖4 盾構(gòu)區(qū)間影響核心區(qū)土體分塊圖

開挖過程中，采取以下措施保證減少隧道變形：（1）嚴格按“時空效應(yīng)”原理，做到“分層、分塊、分段、對稱、平衡、限時”開挖土體；（2）盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)安排專人24h 不間斷進行巡查，并根據(jù)隧道內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時調(diào)整開挖工況并對隧道采取相應(yīng)保護措施，保證隧道安全；（3）安排經(jīng)驗豐富的施工員指揮挖機，對于1#區(qū)塊做到不超挖、不欠挖；對于2#、3#、4#和5#區(qū)塊做到同步對稱開挖，確?；娱_挖對坑外土體的擾動最小；（4）在東廣場基坑?xùn)|側(cè)設(shè)置臨時卸土點，確保核心區(qū)土方開挖快速、連續(xù)；（5）嚴格按照DB33/T 1139—2017《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護技術(shù)規(guī)程》[5]相關(guān)規(guī)定利用時空效應(yīng)開挖，挖至基底標高后6h 內(nèi)完成30cm 厚C30 早強素混凝土墊層澆筑，5d 內(nèi)施工完成相應(yīng)區(qū)塊底板。

4 監(jiān)測

根據(jù)眾多深基坑開挖的工程經(jīng)驗，現(xiàn)場監(jiān)測對于深大基坑的土方開挖和地下室施工是必不可少的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)場監(jiān)測，能及時獲取基坑開挖過程中圍護結(jié)構(gòu)及周圍土體的受力與變形情況，掌握基坑開挖對周圍環(huán)境的影響，有效地指導(dǎo)施工，及時調(diào)整施工措施，確保周邊建筑物、道路和地下管線的絕對安全。為保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時性和有效性，反應(yīng)隧道變形的動態(tài)連續(xù)發(fā)展過程，便于及時指導(dǎo)施工，在隧道內(nèi)采用自動化監(jiān)測，沿隧道縱向每3 環(huán)布置一個監(jiān)測斷面，每個斷面5 個觀測點，如圖5 所示。

圖5 隧道橫斷面監(jiān)測布點示意圖

從2018 年12 月9 日開始加固施工，2019 年4 月7 日盾構(gòu)區(qū)間核心影響區(qū)底板封底，至監(jiān)測工作結(jié)束，隧道上方土體加固期間，隧道變形值控制在1mm 以內(nèi)，土方開挖期間隧道整體輕微上浮，累計變形控制在6mm 以內(nèi)，沒有超過安評報告要求的隧道變形控制指標±8mm。隧道變形可分3 段，第1段（15～21 環(huán)）豎向位移變化最大，原因分析為國鐵圍護結(jié)構(gòu)（對應(yīng)18 環(huán)）是SMW 工法樁，核心區(qū)開挖時圍護樁內(nèi)插型鋼已拔出，樁體加固土體可能被破壞，對盾構(gòu)區(qū)間的約束較?。坏? 段（9～15 環(huán)）豎向位移變化其次，原因分析為土體采用的“跳幅”加固方法，導(dǎo)致每幅樁不連續(xù)，加固土體整體性不好；第3 段（0～9 環(huán)）豎向位移變化最小，原因分析為此段為盾構(gòu)始發(fā)前洞門加固，加固土體整體性好，對盾構(gòu)約束較大[6]。

5 結(jié)語

軌道交通建設(shè)受到了廣泛的關(guān)注，與之相關(guān)的地鐵盾構(gòu)區(qū)間的保護問題成為關(guān)注的焦點。經(jīng)過本文的概述，明確了城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護技術(shù)的實踐意義，通過采取合理的措施，為城市軌道交通提供更為可靠的支持，確保國家的交通事業(yè)有條不紊地開展。