軟土地區(qū)臨近既有營(yíng)業(yè)線地鐵深基坑施工技術(shù)

詹天昊

（中鐵十四局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

1 工程概況

1.1 基坑與既有線位置關(guān)系

5 號(hào)線石碶站主體基坑標(biāo)準(zhǔn)段寬21.7 m，基坑開挖深度17.2 m～19.2 m，地下2 層框架結(jié)構(gòu)，靠近既有線位置采用1 m 厚地下連續(xù)墻，其余位置采用80 cm 厚地下連續(xù)墻，主體基坑距2 號(hào)線石碶站C 號(hào)出入口6.45 m，為地下2 層結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻，距2 號(hào)線石碶站11.6 m，為地下3 層框架結(jié)構(gòu)，距2 號(hào)線區(qū)間距離13 m，距離北側(cè)雅渡新村小區(qū)最近25 m，如圖1 所示。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

2 風(fēng)險(xiǎn)分析與應(yīng)對(duì)措施

根據(jù)寧波地區(qū)軟土地層特點(diǎn)，即高含水量、高孔隙比、高壓縮性、高流變性、高靈敏度、低滲透性以及低強(qiáng)度，時(shí)空效應(yīng)明顯，在施工過程中對(duì)土體的擾動(dòng)，易產(chǎn)生較大變形，根據(jù)寧波地區(qū)地下2 層車站的施工統(tǒng)計(jì)，一般實(shí)際基坑水平變形6 cm～8 cm，施工過程控制較差的甚至超過10 cm，由于該站為寧波地區(qū)第一座同時(shí)臨近既有車站及區(qū)間的新建深基坑車站，因此在基坑開挖過程中，隨著圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，緊鄰既有線會(huì)產(chǎn)生水平和豎向位移[1]。如隧道產(chǎn)生不均勻變形，會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)盾構(gòu)區(qū)間變形超過一定值時(shí)，將對(duì)其運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)。該工程基坑條件復(fù)雜，須多次導(dǎo)改，施工周期長(zhǎng)，其造成的影響比以往的基坑都大，卸載對(duì)既有線以及周邊環(huán)境的影響也更復(fù)雜。主要的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)為施工期間承壓水對(duì)基坑的影響、基坑變形、既有車站、隧道的變形，設(shè)計(jì)施工中應(yīng)采用何種措施進(jìn)行保護(hù)、基坑監(jiān)測(cè)、既有線監(jiān)測(cè)等，是該工程控制的重點(diǎn)。

2.1 承壓水控制

對(duì)該工程有影響的承壓水為⑥4a 層粉砂層承壓水，涌水量大，承壓水頭高，經(jīng)計(jì)算基底抗突涌穩(wěn)定系數(shù)最小為0.83 ≤1.1，不滿足要求，須進(jìn)行降水，最大水位降深為7.25 m，因?yàn)閷幉ㄜ浲恋貙拥蜐B透性的特點(diǎn)，如果采取開放式降水的方案進(jìn)行降水，降水影響半徑較大，且建（構(gòu)）筑物沉穩(wěn)時(shí)間長(zhǎng)、工后沉降量大，對(duì)周邊既有線及房屋的影響太大，所以將地下連續(xù)墻以素砼墻的形式向下延伸5 m～6 m對(duì)該層承壓水進(jìn)行隔斷，僅在坑內(nèi)進(jìn)行泄壓處理，以減小對(duì)周邊環(huán)境造成的影響，在坑內(nèi)共設(shè)置3 口泄壓井及2 口備用井，坑外設(shè)置1 口監(jiān)測(cè)兼?zhèn)溆镁?，井?1 m。

在降水施工期間，加強(qiáng)坑內(nèi)水位的監(jiān)測(cè)工作，按照需要降水，以免出現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)工后沉降過大的現(xiàn)象，加強(qiáng)對(duì)坑外觀測(cè)井的觀測(cè)，如坑外水位降低過大，則采取一定的回灌措施，減少地面及構(gòu)筑物的沉降。

2.2 地基加固施工

盾構(gòu)端頭加固為端頭井向外9 m，上下左右各超出管片2 m，西端頭井位置盾構(gòu)加固區(qū)距正在運(yùn)營(yíng)的2 號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間最小距離僅4 m，區(qū)間及車站的變形要求高，施工期間累計(jì)變形須小于0.01 m，采用常規(guī)的三軸攪拌樁施工會(huì)產(chǎn)生擠土，產(chǎn)生較大的側(cè)壓力，對(duì)盾構(gòu)區(qū)間的影響較大，將距離區(qū)間較近的范圍端頭加固調(diào)整為MJS 工法高壓噴射注漿工藝，其余部分仍采用三軸攪拌樁施工。和傳統(tǒng)旋噴工藝相比，MJS工法減小了施工對(duì)盾構(gòu)區(qū)間的影響。在施工過程中應(yīng)注意先施工完成MJS 工法樁對(duì)盾構(gòu)區(qū)間形成保護(hù)后，再進(jìn)行后續(xù)3周攪拌樁的施工。在地鐵保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的地下連續(xù)墻采用雙軸攪拌樁進(jìn)行槽壁加固，防止在地下連續(xù)墻施工過程中塌孔對(duì)周邊環(huán)境造成影響。

2.3 軟土地區(qū)深基坑變形控制

一般寧波軟土地區(qū)深基坑開挖過程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移較大[2]，容易引起周邊建構(gòu)筑物下沉，該工程增設(shè)了鋼支撐伺服系統(tǒng)來進(jìn)一步控制基坑變形，并更好地保護(hù)既有線及附近居民區(qū)，在3-8 軸地鐵保護(hù)區(qū)范圍的第三、五道鋼支撐設(shè)置鋼支撐伺服系統(tǒng)，在9-19 軸雅渡新村范圍內(nèi)的第三道鋼支撐設(shè)置鋼支撐伺服系統(tǒng)，來提高整個(gè)基坑開挖過程中的變形控制。

2.4 既有線監(jiān)測(cè)

施工過程中須對(duì)基坑開挖深度3 倍范圍內(nèi)的既有線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但人工監(jiān)測(cè)只能在地鐵停運(yùn)期間進(jìn)行，無法實(shí)時(shí)反應(yīng)出區(qū)間的變形情況，該工程為提高工作效率、準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性，采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)區(qū)間的道床沉降、隧道橫向收斂、豎向收斂及結(jié)構(gòu)水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3 工程實(shí)踐

3.1 理論計(jì)算

針對(duì)該工程最大的風(fēng)險(xiǎn)源以及所制定的相應(yīng)保護(hù)措施，在施工前分別對(duì)既有車站、出入口、盾構(gòu)區(qū)間進(jìn)行數(shù)值模擬分析，如圖2 所示，計(jì)算出既有線的理論變形量，見表1，并在實(shí)際施工過程中驗(yàn)證所采取的措施是否有效。

表1 理論計(jì)算變形量匯總

3.2 實(shí)際施工

在實(shí)際施工完成后，各項(xiàng)措施均發(fā)揮了較大作用，坑內(nèi)泄壓降水能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求，周邊環(huán)境沉降較小，建筑物最大沉降14 mm，滿足規(guī)范要求；鋼支撐伺服系統(tǒng)有效控制了基坑的變形，圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移最大36.43 mm，其余位置變形基本控制在20 mm 以內(nèi)，基坑無預(yù)警，尤其是鋼支撐伺服系統(tǒng)范圍內(nèi)，在多次試驗(yàn)后，將軸力控制在設(shè)計(jì)軸力的40%可較好地控制基坑變形，變化平順、穩(wěn)定，伺服區(qū)與普通鋼支撐區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移對(duì)比如圖3 所示。既有線的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，見表2。

表2 既有線的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

軟土地區(qū)地鐵深基坑同時(shí)臨近既有車站及區(qū)間且周邊環(huán)境復(fù)雜的項(xiàng)目，不僅需要注意新建車站本身的安全，還要兼顧既有線的變形保護(hù)要求，在以上保護(hù)措施到位的情況下，理論計(jì)算與實(shí)際施工過程均能夠滿足要求，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)也基本能夠代替人工監(jiān)測(cè)，且精準(zhǔn)、高效。雖然順利完成了該工程，但是在施工過程中仍存在一些問題需要改進(jìn)。

該工程采用地下連續(xù)墻隔斷承壓水，在坑內(nèi)泄壓，應(yīng)保證地勘報(bào)告的準(zhǔn)確性，確保地墻能夠完全隔斷承壓水，在施工過程中仍然需要嚴(yán)格控制降水深度，做好水位監(jiān)測(cè)工作，按需降水，否則工后沉降會(huì)比較大。

在鋼支撐伺服系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，須通過試驗(yàn)確定最合理的鋼支撐預(yù)加軸力，軸力過大會(huì)導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)向外變形，出現(xiàn)地面隆起的現(xiàn)象，軸力過小會(huì)導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)向內(nèi)變形過大，并在過程中動(dòng)態(tài)調(diào)整，但調(diào)整幅度不宜過大，防止軸力突變對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)造成破壞，伺服系統(tǒng)的設(shè)置最好沿豎向連續(xù)布置，否則兩層之間的普通鋼支撐軸力損失頻繁，反而影響現(xiàn)場(chǎng)施工，對(duì)基坑安全不利。

經(jīng)過施工實(shí)踐，該工程已在保證既有線安全的前提下基本完成了各項(xiàng)施工內(nèi)容，說明在施工中采取的各項(xiàng)措施能夠滿足施工及規(guī)范要求，可供類似工程參考。