近地鐵項(xiàng)目的基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)與施工

宋文皓，邵珠令，李 綱，呂金剛，李偉功，朱立強(qiáng)（中建八局第二建設(shè)有限公司上海公司，上海 201206）

目前，以地鐵為主的城市軌道交通不斷發(fā)展，為市民帶來(lái)高效、便捷的同時(shí)，逐步覆蓋了整個(gè)城市的地下空間[1]。不少新建項(xiàng)目往往面臨著與地鐵線路或站臺(tái)鄰近的情況，為了保證新建工程施工期間對(duì)地鐵線路的影響受控，本文以蘇地 2017-WG-04 號(hào)地塊項(xiàng)目與江蘇省蘇州市軌道交通 4 號(hào)線張莊站為例，對(duì)軟土地基范圍內(nèi)已運(yùn)行車站一側(cè)基坑開(kāi)挖的情況進(jìn)行分析。

1 工程概況

江蘇省蘇州市軌道交通 4 號(hào)線張莊站為全線的倒數(shù)第 2站，為地下雙層島式車站，位于蘇州市相城區(qū)文靈路與蠡方路路口南側(cè)，于 2017 年 4 月 15 日投入使用。

蘇地 2017-WG-04 號(hào)地塊項(xiàng)目東側(cè)為已運(yùn)營(yíng)的蘇州軌道交通 4 號(hào)線，項(xiàng)目北側(cè)基坑正對(duì)著軌道交通 4 號(hào)線張莊站，北側(cè)基坑在軌道上投影總長(zhǎng)為 268.30 m，其中車站長(zhǎng)度為190.00 m，隧道長(zhǎng)度為 78.30 m。南側(cè)基坑在軌道上的投影總長(zhǎng)為 120.00 m，均為隧道結(jié)構(gòu)。兩基坑在軌道投影的間距約 45.00 m。 本項(xiàng)目北側(cè)基坑?xùn)|側(cè)邊線距離軌道交通 4號(hào)線張莊站北側(cè)隧道結(jié)構(gòu)最近距離為 13.60 m，距離南側(cè)隧道結(jié)構(gòu)最近距離為 34.50 m，距離車站主體結(jié)構(gòu)最近距離為5.20 m，距離1號(hào)出入口最近距離為 8.40 m，距離 4 號(hào)出入口最近距離為13.60 m。南側(cè)基坑?xùn)|側(cè)邊線距離軌道交通邊線最近距離約 17.9 m。整體開(kāi)挖深度在 5.05～5.75 m。

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

擬建地塊所在的蘇州市相城區(qū)，地貌單一，為第四紀(jì)松散沉積物組成的堆積平原地貌，場(chǎng)區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦?；觾?nèi)土層由上而下依次為：①1雜填土、①2素填土、①3淤泥、②黏土、③ 粉質(zhì)黏土、④ 粉土夾粉質(zhì)黏土、⑤ 粉質(zhì)黏土、⑤1粉土、⑥ 黏土、⑦ 粉質(zhì)黏土、⑧ 粉質(zhì)黏土、⑧3粉砂、⑨粉質(zhì)黏土與粉砂互層、⑩ 粉質(zhì)黏土。各土層物理力學(xué)性能指標(biāo)如表 1 所示。

表1 土層物理力學(xué)性能指標(biāo)

場(chǎng)地內(nèi)地下水主要為潛水及微承壓水。

（1）潛水主要賦存于淺部填土中，其水量一般不大，與鄰近的河水有一定的水力聯(lián)系，該類型地下水系直接通過(guò)大氣降水和地面滲入 補(bǔ)給，通過(guò)蒸發(fā)、側(cè)向徑流排泄?？辈炱陂g，鉆孔內(nèi)地下水穩(wěn)定水位標(biāo)高一般為 1.30～1.44 m，初見(jiàn)水位與穩(wěn)定水位一致。

（2）微承壓水主要賦存于 ④ 粉土夾粉質(zhì)黏土和 ⑤1粉土層中，該含水層在整個(gè)場(chǎng)區(qū)內(nèi)分布較廣，厚度較大，水力聯(lián)系性好，賦存的水量較大。微承壓水除有較小部分為潛水垂直滲透補(bǔ)給外，主要受遠(yuǎn)處較深河流的側(cè)向徑流補(bǔ)給，與河水間存在一定的水力聯(lián)系，水位與河水位基本規(guī)律地同步升降，但其幅度較小，時(shí)間稍有滯后，微承壓水位常年略低于當(dāng)?shù)睾铀?，年變化幅?1.00 m 左右?？辈炱陂g通過(guò)套管隔水實(shí)測(cè)得微承壓水穩(wěn)定水位標(biāo)高在 0.90 m 左右，其初見(jiàn)水位一般為 -9.00～-3.50 m。

3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)搜集資料，發(fā)現(xiàn)軌道施工采用地下連續(xù)墻圍護(hù)設(shè)計(jì)，且已經(jīng)實(shí)施。結(jié)合本項(xiàng)目地勘情況，開(kāi)挖深度，地下室施工周期等因素，并綜合安全性、經(jīng)濟(jì)性，確定灌注樁+三軸止水帷幕+冠梁壓頂?shù)膰o(hù)設(shè)計(jì)形式。

基坑?xùn)|側(cè)位于軌道交通 4 號(hào)線保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)。北地塊采用Φ700 mm @ 900 mm 鉆孔灌注樁，后排每隔 4.50 m增設(shè)一根Φ700 mm 的灌注樁，樁長(zhǎng) 11.10 m。南地塊采用 800 mm @ 1 000 mm 鉆孔灌注樁圍護(hù)形式，樁長(zhǎng) 12.60 m。通過(guò)將地下室外墻緊貼基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)底板第一時(shí)間換撐，從設(shè)計(jì)上減少基坑暴露時(shí)間，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 基坑施工階段對(duì)軌道保護(hù)措施

本工程在施工前通過(guò)組織設(shè)計(jì)、施工方案論證，明確在基坑施工前后過(guò)程中，對(duì)軌道和站臺(tái)的保護(hù)措施，主要如下。

（1）沿軌道交通一側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工之前，應(yīng)設(shè)置測(cè)斜管等監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)施監(jiān)控圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工對(duì)軌道交通的影響，并動(dòng)態(tài)調(diào)整施工方案[2]。該側(cè)應(yīng)嚴(yán)格控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工速度，施工速度應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)調(diào)整。

（2）沿軌道交通一側(cè)基坑應(yīng)嚴(yán)格分塊開(kāi)挖，及時(shí)支撐，確保控制到位。

（3）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，進(jìn)行信息化施工，軌道交通區(qū)域做好跟蹤監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工順序。

（4）加強(qiáng)圍護(hù)樁施工質(zhì)量控制，確保圍護(hù)體的剛度及止水性能，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，達(dá)到控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形的要求。

4.1 基坑保護(hù)要求

基坑?xùn)|側(cè)臨近已運(yùn)營(yíng)的軌道交通 4 號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間隧道及張莊站，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制要求較高。蘇州軌道交通基坑變形控制保護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表 2 所示。

表2 蘇州軌道交通基坑變形控制保護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

按照設(shè)計(jì)方案要求，軌道交通 4 號(hào)線區(qū)間隧道保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)基坑變形控制保護(hù)等級(jí)為二級(jí)。變形控制標(biāo)準(zhǔn)為：變形控制等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為二級(jí)，地面最大沉降量 ＜40 mm，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移 ＜50 mm。

4.2 基坑監(jiān)測(cè)措施

（1）前期準(zhǔn)備。軌道側(cè)基坑監(jiān)測(cè)工作包括方案評(píng)審、材料準(zhǔn)備（儀器設(shè)備、監(jiān)測(cè)棱鏡、通信設(shè)備、供電設(shè)備等）、設(shè)備場(chǎng)外調(diào)試、辦證等相關(guān)工作。

（2）監(jiān)測(cè)全面實(shí)施軌道側(cè)的主要工作為軌道交通結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)、影像資料采集、初始值采集、軌道交通與在建項(xiàng)目之間的環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)等相關(guān)工作。

（3）監(jiān)控量測(cè)工作。對(duì)各類建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，對(duì)已經(jīng)完成布設(shè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及分析工作。

（4）監(jiān)測(cè)總結(jié)（項(xiàng)目結(jié)束后 1 個(gè)月）。對(duì)基坑、軌道交通和周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)總結(jié)。

針對(duì)監(jiān)測(cè)異常數(shù)據(jù)，第一時(shí)間通知到項(xiàng)目參建各方，按照應(yīng)急預(yù)案執(zhí)行應(yīng)急措施。

4.3 圍護(hù)樁對(duì)軌道交通的保護(hù)措施

鑒于軌道交通工程的重要性，其一旦受損，造成的社會(huì)影響與經(jīng)濟(jì)損失將十分嚴(yán)重。根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、基坑施工對(duì)軌道交通安全性評(píng)估報(bào)告的要求，由于基坑工程開(kāi)挖較深，且臨近在運(yùn)營(yíng)的軌道交通 4 號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間隧道，為控制已建盾構(gòu)區(qū)間隧道的水平變形使其能達(dá)到軌道交通保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求，本基坑臨近軌道交通側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度較大，施工時(shí)要保證該側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量，并保證加固效果。

本基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)靠近軌道交通側(cè)有灌注樁、三軸水泥攪拌樁止水帷幕等多種形式。施工過(guò)程中應(yīng)注意組織好施工步序，避免圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)給區(qū)間隧道造成不利影響。

4.4 土方開(kāi)挖對(duì)軌道交通的保護(hù)措施

（1）盆式開(kāi)挖、四周留土?；邮┕げ捎门枋介_(kāi)挖、四周留土的方法。每層土方開(kāi)挖時(shí)，四周預(yù)留寬度為 10.00 m左右的土方，將其作為應(yīng)力緩沖區(qū)，以減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。特別是在東側(cè)的軌道交通區(qū)間隧道作業(yè)時(shí)，先放坡挖除中間的土方，然后再按順序分層、分塊，且對(duì)稱地挖除預(yù)留土方，目的是盡快形成對(duì)撐及十字對(duì)撐，以確?；蛹暗罔F區(qū)間隧道的安全[3]。

（2）預(yù)留土體的挖除措施。按“分層、分區(qū)、分塊、分段、分時(shí)”的原則，利用“時(shí)空效應(yīng)”，將預(yù)留土體限時(shí)、對(duì)稱且平行開(kāi)挖[4]。按照后澆帶位置，每段長(zhǎng)度 ≤30 m，分段分層開(kāi)挖，每層開(kāi)挖深度 ≤2 m，臨時(shí)邊坡坡度 ≤1:2，坑底 30 cm 土方使用人工修底，墊層在開(kāi)挖后 8 h 內(nèi)澆筑，并澆筑至圍護(hù)邊。每塊土體從開(kāi)挖至坑底到基礎(chǔ)底板施工完在 15 d 內(nèi)完成，軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)在 5 d 內(nèi)完成。

4.5 地下管線保護(hù)措施

對(duì)于地下管線，在施工前已經(jīng)過(guò)調(diào)查和探測(cè)，并出具基坑周邊管線圖。為防止管線損壞引起危害，施工前應(yīng)準(zhǔn)備并做好管線標(biāo)識(shí)。根據(jù)基坑周邊管線圖，本工程周邊管線含有DN 400 飲用水管道、移動(dòng)光纖、DN 400-1200 雨水管道、天然氣管道等。施工期間注意對(duì)基坑頂部管線的保護(hù)。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文結(jié)合蘇州軌道交通 4 號(hào)線張莊站一側(cè) 2017-WG-04號(hào)地塊項(xiàng)目基坑設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)全階段情況，分析得出以下結(jié)論。

（1）項(xiàng)目基坑距離地鐵軌道和站臺(tái)較近，基坑設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)、施工必須合理制訂方案，組織進(jìn)行專家論證，滿足軌道和基坑安全、穩(wěn)定，多角度保障基坑和軌道安全。

（2）利用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，密切關(guān)注基坑變形和軌道變形情況，通過(guò)分段、分層開(kāi)挖，利用時(shí)空效應(yīng)減少基坑土體變形，控制軌道安全。

（3）充分考慮施工難度，組織足夠的勞動(dòng)力，盡可能將基坑側(cè)基礎(chǔ)底板和傳力帶施工完成，形成底板換撐，從而保障基坑和軌道安全。