復(fù)雜地層鄰近淺基礎(chǔ)建筑物地鐵車站深基坑施工關(guān)鍵技術(shù)研究
——以杭州機(jī)場(chǎng)軌道快線SGJC-1標(biāo)苕溪站為例

張偉

（中鐵十六局集團(tuán)有限公司北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 101100）

0 前言

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，復(fù)雜深基坑施工越來(lái)越多。高波等[1]以深厚軟土場(chǎng)地上地鐵車站深基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近兩排房屋的影響為研究對(duì)象，探討了隔離樁和錨桿靜壓樁組合加固措施對(duì)房屋的保護(hù)作用。施有志等[2]以廈門市某車站深基坑工程為例，計(jì)算基坑開(kāi)挖引起鄰近建筑物的變形值。石勇[3]通過(guò)基坑支護(hù)排樁優(yōu)化、采用隔離樁、優(yōu)化棧橋設(shè)置等措施，結(jié)合對(duì)鄰近淺基礎(chǔ)建筑物的重點(diǎn)檢測(cè)，提出了一套協(xié)同策劃及過(guò)程控制方案。徐建寧[4]研究了條形基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)的多層框架建筑物在與基坑不同距離條件下，其總沉降量、差異沉降量及角變量的變化規(guī)律。趙勇等[5]針對(duì)佛山市軌道交通的超大規(guī)模車站，詳細(xì)介紹了地鐵車站深基坑施工的基坑支護(hù)、土方開(kāi)挖和降水等關(guān)鍵技術(shù)。劉本棟[6]對(duì)基坑開(kāi)挖過(guò)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移、建筑不均勻沉降及管廊豎向位移進(jìn)行了研究。

綜上所述，國(guó)內(nèi)外在深基坑變形控制、鄰近深基坑建筑物沉降控制、建筑物加固等方面進(jìn)行了一定的研究，但在地下水位較高、軟硬不均地層中深基坑變形控制、復(fù)雜地層鄰近超深基坑淺基礎(chǔ)建筑物保護(hù)等方面的研究較少。本文以杭州機(jī)場(chǎng)軌道快線SGJC-1標(biāo)苕溪站為例，總結(jié)分析車站深基坑變形控制、深基坑周邊建筑物變形控制、基坑施工全過(guò)程管線變形控制等關(guān)鍵施工技術(shù)，為同類工程提供一定參考。

1 工程特點(diǎn)

1.1 工程概況

苕溪站位于魯凌線與龍大線交叉口西北側(cè)地塊內(nèi)，車站沿魯凌線南北向設(shè)置，車站平面布置圖如圖1所示。車站總長(zhǎng)約513m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為21.7m，頂板覆土約3.02m，車站埋深19.2～16.42m，底板位于③5砂質(zhì)粉土、⑥1淤泥質(zhì)黏土層。標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約16.42～19.7m，設(shè)置1道砼支撐和4道鋼支撐。小里程端端頭井基坑深度為18.797m，局部深度為19.697m，設(shè)置2道砼支撐和4道鋼支撐。大里程端端頭井基坑深度為17.772m，端頭井基坑設(shè)置1道砼支撐和4道鋼支撐。

圖1 苕溪站平面示意圖

1.2 地質(zhì)水文條件

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地自上而下土層分布為①填土層、②2粉質(zhì)黏土、②3黏質(zhì)粉土、③3砂質(zhì)粉土、③5砂質(zhì)粉土、③9含礫中砂、⑥1淤泥質(zhì)黏土、⑥2粉質(zhì)黏土、⑦2粉質(zhì)黏土、⑧2粉質(zhì)黏土、?2含礫中砂、?4圓礫、?2中砂、?4圓礫等。

根據(jù)地下水的含水介質(zhì)、賦存條件、水理性質(zhì)和水力特征，場(chǎng)地地下水可劃分為孔隙潛水和基巖裂隙水兩類?？紫稘撍饕x存于淺（中）部①填土層、②2層粉質(zhì)黏土、②3層及③粉砂性土層中；基巖裂隙水主要分布于隱伏的風(fēng)化基巖內(nèi)。

2 復(fù)雜地層鄰近淺基礎(chǔ)建筑物地鐵車站深基坑施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 車站深基坑變形控制

苕溪站為地下兩層島式車站，車站主體長(zhǎng)513m，寬21.7～36.6m，車站覆土3.5m，底板埋深約17.5m，屬于超大深基坑。車站施工范圍內(nèi)地下水類型主要是孔隙潛水和孔隙承壓水，地下水埋深較淺（1～2m），車站在軟硬不均的黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、淤泥質(zhì)黏土層開(kāi)挖，基坑變形較大，施工中易發(fā)生坍塌、變形、失穩(wěn)等現(xiàn)象。

基坑施工期間，采取如下措施：

1）深基坑施工前，基于二維彈塑性數(shù)值模擬方法，模擬非線性變形下基坑體系的坑周地層應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)，分析基坑施工全過(guò)程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。

2）從泥漿指標(biāo)、成槽垂直度、水下混凝土質(zhì)量、泥皮刷壁質(zhì)量等關(guān)鍵工序控制地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，確保基坑施工全過(guò)程圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形可控。

3）基坑開(kāi)挖范圍及基底以下主要為淤泥質(zhì)黏土、砂質(zhì)粉土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土層具有高壓縮性、低承載力的特點(diǎn)，采取基底裙邊和抽條加固方案，控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，確保基坑穩(wěn)定性。

4）基于時(shí)空效應(yīng)原理，為控制基坑變形，施工時(shí)應(yīng)合理確定施工分段長(zhǎng)度和放坡坡度，及時(shí)架設(shè)內(nèi)支撐和施加預(yù)應(yīng)力，嚴(yán)格控制軸力，并快速封閉基坑底板，進(jìn)而按階梯狀控制施工主體結(jié)構(gòu)，確?；蛹爸苓叚h(huán)境安全。

5）基坑降水嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及降水試驗(yàn)進(jìn)行，地下水處理以封堵、降排為主，施工結(jié)構(gòu)前對(duì)基坑內(nèi)側(cè)滲水點(diǎn)進(jìn)行封堵?；觾?nèi)外采用疏干井降水，抽排承壓水，基坑周邊設(shè)置排水溝和集水井，管井降水每次降深控制在開(kāi)挖基面以下1～2m。為滿足車站施工階段的抗浮要求，防止基底隆起，降水井在頂板覆土回填后進(jìn)行封堵。

6）主體施工中適時(shí)拆除鋼支撐、適時(shí)換撐，保證受力轉(zhuǎn)換穩(wěn)定。

2.2 深基坑周邊建筑物變形控制

車站周邊以農(nóng)田及低矮民宅為主，民宅均為磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為淺基礎(chǔ)，稍有沉降和位移就會(huì)對(duì)建筑物造成損壞。因此，需要根據(jù)建筑物受結(jié)構(gòu)施工的影響程度采取相應(yīng)的保護(hù)措施，控制地表位移和沉降，控制變形發(fā)展。

基坑施工期間，采取如下措施：

1）針對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率。

2）首先，以監(jiān)測(cè)結(jié)果指導(dǎo)施工，發(fā)現(xiàn)變形過(guò)大時(shí)，及時(shí)分析原因，調(diào)整施工參數(shù)；其次，從保護(hù)措施上予以加強(qiáng)，采取隔斷、地基加固等方法，并在建筑物周邊預(yù)設(shè)置注漿孔；最后，為防止施工過(guò)程中降水造成建筑物沉降，可于建筑物周邊設(shè)置一定數(shù)量的回灌井點(diǎn)，必要時(shí)進(jìn)行回灌水保護(hù)。

3）基于時(shí)空效應(yīng)原理，基坑開(kāi)挖過(guò)程中避免快挖快撐，遵循分層、分塊、分區(qū)開(kāi)挖原則，以減少基坑變形，確保周邊建筑物安全。

4）合理設(shè)置支撐體系，保證每根支撐安裝完畢后立即可以發(fā)揮作用。

5）基坑開(kāi)挖階段井點(diǎn)降水曲線必須封閉在基坑內(nèi)。

6）結(jié)構(gòu)回筑階段精心安排施工程序，防止回筑時(shí)圍護(hù)變形。

2.3 基坑施工全過(guò)程管線變形控制

深基坑施工全過(guò)程應(yīng)保證周邊管線不斷、不裂、不滲漏及正常使用，但深基坑規(guī)模較大，所處位置的地面、地下環(huán)境復(fù)雜，會(huì)對(duì)管線安全產(chǎn)生較大的威脅。

基坑施工期間，采取如下措施：

1）施工前應(yīng)對(duì)管線的詳細(xì)情況進(jìn)行調(diào)查，確定各類管線的容許變形量，將沿線地下管道、管線標(biāo)注于施工進(jìn)度圖上，并對(duì)個(gè)別管線采取懸吊保護(hù)措施。

2）基于數(shù)值模擬，對(duì)基坑周邊管線變形進(jìn)行預(yù)測(cè)，若管線變形大于容許變形，則采取注漿預(yù)加固的方式對(duì)管底以上土體進(jìn)行保護(hù)。加固采用自上而下分層注漿的方法，注漿深度至管底以下不小于2m。變形量接近報(bào)警值時(shí)應(yīng)進(jìn)行雙液跟蹤注漿，調(diào)整管線地基土的沉降曲線，控制其不均勻沉降量，保證地下管線的安全。

3）深基坑施工過(guò)程中，對(duì)于受影響的電氣管線、不能遷移到基坑外的電力管線和通信主干管線等進(jìn)行懸吊保護(hù)，施工完畢后按平面位置恢復(fù)。

4）深基坑施工時(shí)，靠近管線位置應(yīng)采用人工挖土的方式，挖出地下管線后立即采取懸吊保護(hù)措施，施工現(xiàn)場(chǎng)清洗攪拌車，泵管等產(chǎn)生的泥漿、污水必須經(jīng)過(guò)稀釋沉淀后方可排入市政排水管道。

3 結(jié)論

本文以杭州機(jī)場(chǎng)軌道快線SGJC-1標(biāo)苕溪站為例，對(duì)復(fù)雜地層鄰近淺基礎(chǔ)建筑物地鐵車站深基坑施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：

1）針對(duì)地下水埋深較淺、軟硬不均地層中深基坑變形控制的難題，深基坑施工前，應(yīng)采用數(shù)值模擬分析基坑施工全過(guò)程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，采取基底裙邊和抽條加固方案，控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。深基坑施工時(shí)，應(yīng)控制地下連續(xù)墻施工質(zhì)量、基坑開(kāi)挖應(yīng)滿足時(shí)空效應(yīng)原理、支撐拆撐時(shí)保證受力轉(zhuǎn)換穩(wěn)定，以控制基坑變形。

2）針對(duì)深基坑施工中淺基礎(chǔ)建筑物變形控制的難題，首先，基坑開(kāi)挖應(yīng)滿足時(shí)空效應(yīng)原理；其次，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，以監(jiān)測(cè)結(jié)果指導(dǎo)施工，若變形過(guò)大，采取隔斷、地基加固、在建筑物周邊預(yù)設(shè)置注漿孔及一定數(shù)量的回灌井點(diǎn)，必要時(shí)進(jìn)行回灌水保護(hù)等措施，保證建筑物安全；最后，通過(guò)合理設(shè)置支撐體系、將降水曲線封閉在基坑內(nèi)和合理安排結(jié)構(gòu)回筑階段施工程序等，控制建筑物變形。

3）針對(duì)深基坑施工過(guò)程中周邊管線斷裂和滲漏難題，應(yīng)先基于數(shù)值模擬對(duì)基坑周邊管線變形進(jìn)行預(yù)測(cè)，若管線變形大于容許變形，則采取注漿預(yù)加固的方式對(duì)管底以上土體進(jìn)行保護(hù)。深基坑施工過(guò)程中，對(duì)于受影響的電氣管線、不能遷移到基坑外的電力管線和通信主干管線等進(jìn)行懸吊保護(hù)，基坑開(kāi)挖時(shí)，靠近管線位置應(yīng)采用人工挖土的方式，以確保管線的安全。