緊鄰歷史老舊建筑物地鐵車站深基坑施工技術(shù)研究

張發(fā)金，邴兆慧

(中交隧道工程局有限公司，北京 100024)

1 引 言

隨著人口城市化的發(fā)展，地鐵成為人們生活中不可或缺的重要交通工具，越來(lái)越多的地鐵車站建于鬧市區(qū)為人們的生活帶來(lái)便利。但隨之而來(lái)的是地鐵車站深基坑工程施工環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，施工風(fēng)險(xiǎn)不斷的提高，其安全問(wèn)題受到了廣泛的關(guān)注。特別是老舊建筑物多采用淺基礎(chǔ)，基坑開(kāi)挖引起的地表沉降及土體位移對(duì)其影響十分巨大。故基坑施工需采取有效的措施控制開(kāi)挖卸荷引起周邊土體的變形，避免周邊建筑物發(fā)生破壞[1]。

因此，基坑施工對(duì)于周邊環(huán)境的影響，大量學(xué)者對(duì)此進(jìn)行研究。吳利江[2]通過(guò)對(duì)莞惠城際大朗車站深基坑工程分析，認(rèn)為基坑開(kāi)挖全過(guò)程中，周邊建筑物沉降持續(xù)增加，建筑物鄰近基坑一側(cè)大于遠(yuǎn)離基坑一側(cè)；張國(guó)慶[3]通過(guò)北京一深基坑項(xiàng)目對(duì)周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果分析得出周邊建筑物的沉降隨著基坑開(kāi)挖深度的增加而增加，當(dāng)開(kāi)挖到一定深度時(shí)，樁基礎(chǔ)變形不會(huì)像淺基礎(chǔ)一樣繼續(xù)增大，而是達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)；孫超[4]認(rèn)為基坑開(kāi)挖時(shí)，臨近淺基礎(chǔ)建筑物的沉降值要遠(yuǎn)大于樁基礎(chǔ)，并且建筑物的存在會(huì)對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形產(chǎn)生影響；許家彬[5]利用FLAC3D 6.0對(duì)武漢某深基坑進(jìn)行三維模擬研究得出處于基坑陰角處臨近建筑物，陰角長(zhǎng)邊的開(kāi)挖對(duì)于建筑物的影響要大于短邊。

由上述研究可見(jiàn)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)大量學(xué)者對(duì)于基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響已有較成熟的認(rèn)識(shí)。然而，本工程緊鄰具有巴洛特風(fēng)格的“百年建筑群”，同時(shí)距離松花江距離較近處于富水砂層地質(zhì)條件，無(wú)疑給工程帶來(lái)了巨大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，本工程以哈爾濱三號(hào)線二期工程靖宇五道街站為基礎(chǔ)開(kāi)展研究。項(xiàng)目對(duì)于周邊環(huán)境復(fù)雜及地質(zhì)條件差風(fēng)險(xiǎn)難點(diǎn)進(jìn)行分析，并總結(jié)施工解決方案、高壓旋噴樁止水帷幕兼做隔離樁加固及土方開(kāi)挖方案等對(duì)于周邊環(huán)境及基坑變形有效控制措施，以期對(duì)類似的地鐵車站深基坑項(xiàng)目提供參考方案。

2 工程概況

哈爾濱三號(hào)線二期工程靖宇五道街站位于道外四道街與五道街之間，站點(diǎn)周邊以商業(yè)建筑物為主，人流車流較為密集，緊鄰老舊建筑物，西北角距離建筑物僅1.96 m，距離四周建筑物平均2～3 m。車站設(shè)有2個(gè)出入口，3組風(fēng)亭?；娱_(kāi)挖深度約為25.9 m，采用蓋挖法順做施工，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐支護(hù)體系。車站基坑深度大，周邊環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，施工場(chǎng)地緊張，施工難度極大。

由于場(chǎng)地環(huán)境復(fù)雜，基坑支護(hù)安全等級(jí)為一級(jí)。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地連墻+內(nèi)支撐支護(hù)體系，標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1 000 mm地下連續(xù)墻，外掛風(fēng)亭圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm地下連續(xù)墻。由于車站周圍存在8個(gè)一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源，在地下連續(xù)墻外側(cè)增加高壓旋噴樁作為隔離樁兼做止水帷幕，并在接縫處設(shè)置一根MJS工法樁進(jìn)行加固止水。車站豎向采用5道支撐，第一道和第三道為混凝土支撐，其余采用鋼支撐，其中第四道采用雙拼鋼支撐。具體設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 車站設(shè)計(jì)一覽表

3 施工關(guān)鍵性技術(shù)

3.1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

為控制基坑周邊地表沉降及鄰近建筑物變形。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+高壓旋噴樁+MJS工法樁支護(hù)，如圖1所示。

圖1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)(單位：mm)

基坑標(biāo)準(zhǔn)段采用1 000 mm地連墻，二號(hào)外掛風(fēng)亭處采用800 mm地連墻，共67幅。因基坑位于富水砂層，水位較高，故采用水下C35防水混凝土灌注，抗?jié)B等級(jí)為P8。并且為防止地連墻滲水導(dǎo)致周邊大面積土體塌陷，進(jìn)而對(duì)鄰近建筑物造成破壞，在每幅地墻接縫十字鋼板內(nèi)側(cè)及接頭鋼筋籠角部預(yù)埋梁根注漿管，地墻施工結(jié)束后進(jìn)行預(yù)注漿封堵可能存在的接縫滲流通道?；拥叵逻B續(xù)墻主要工藝流程為：測(cè)量定位→施做導(dǎo)墻→泥漿配置及處理→地連墻成槽施工→鋼筋籠制作及吊裝→水下混凝土澆筑。

為提高地連墻施工階段的安全性，在基坑陽(yáng)角及鄰近建筑物處地連墻外側(cè)采取，800@550三重高壓旋噴樁進(jìn)行槽壁加固，樁長(zhǎng)至坑底下方1 m處，以預(yù)防地連墻成槽施工及基坑開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力釋放導(dǎo)致周邊建筑物沉降及變形。

為增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的擋土及止水效果并保證深基坑的安全，針對(duì)地下連續(xù)墻的接縫處設(shè)置半圓形MJS工法樁。一方面，工程周邊建筑物多且大部分為淺基礎(chǔ)，安全性難以得到保證，而相對(duì)傳統(tǒng)的旋噴注漿工藝，MJS工法施工對(duì)附近建筑物的影響小，施工效果好。另一方面，基坑水位高、水流量大，MJS工法能夠有效解決地連墻接縫滲水問(wèn)題。

3.2 土方開(kāi)挖施工

圖2 頂板上層土方開(kāi)挖順序

項(xiàng)目地處鬧市區(qū)，為及時(shí)恢復(fù)交通運(yùn)行，故基坑開(kāi)挖采取蓋挖法，分兩步開(kāi)挖；第一步開(kāi)挖頂板上層土方，第二步開(kāi)挖頂板以下土方。受現(xiàn)場(chǎng)排水管線的影響，基坑上層土方共分為南北兩側(cè)開(kāi)挖，開(kāi)挖順序見(jiàn)圖2，開(kāi)挖順序?yàn)閺牡谝欢沃恋谒亩我来伍_(kāi)挖。南側(cè)基坑覆土回填、場(chǎng)地硬化完畢后，再開(kāi)挖北側(cè)基坑。北側(cè)基坑開(kāi)挖順序與南側(cè)基坑開(kāi)挖順序一致。

施做永久頂板后，進(jìn)行頂板下土方開(kāi)挖。頂板下土方采用退步臺(tái)階法施工，為防止每步開(kāi)挖的空間尺寸過(guò)大引起土體擾動(dòng)，最大限度減小周邊土體位移量[6]，故分28個(gè)作業(yè)槽段開(kāi)挖。降水、開(kāi)挖、支撐、結(jié)構(gòu)和監(jiān)測(cè)等多道工序平行作業(yè)，運(yùn)用“時(shí)空效應(yīng)”理論，按照“分段、分層、分塊、對(duì)稱、平衡、限時(shí)”要點(diǎn)[7]，遵循“縱向分段、豎向分層、隨挖隨撐、對(duì)稱平衡、限時(shí)”施工原則，嚴(yán)禁超挖，按照結(jié)構(gòu)混凝土誘導(dǎo)縫、施工縫等分段實(shí)施。頂板下開(kāi)挖流程如圖3所示。

圖3 頂板下土方開(kāi)挖流程圖

3.3 基坑支撐結(jié)構(gòu)體系施工

項(xiàng)目基坑共采用5道內(nèi)支撐，為控制基坑變形引起安全隱患，第一道和第三道支撐采用剛度較大的混凝土支撐，其余支撐采用鋼支撐加換撐，并施加預(yù)加力，減小基坑變形，內(nèi)支撐型號(hào)尺寸、標(biāo)準(zhǔn)軸力值、設(shè)計(jì)軸力值及預(yù)加軸力值以基坑2-2剖面標(biāo)準(zhǔn)段為例見(jiàn)表2?；觾?nèi)設(shè)雙排610×610格構(gòu)柱和立柱樁作為結(jié)構(gòu)支撐體系?；雨?yáng)角處設(shè)置混凝土及鋼角撐以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防止因陽(yáng)角處受力復(fù)雜引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過(guò)大導(dǎo)致周邊建筑物發(fā)生破壞。

4 結(jié) 論

緊鄰老舊建筑物深基坑施工過(guò)程中，土方開(kāi)挖和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工都對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。本文依托哈爾濱軌道交通3#線二期工程靖宇五道

表2 標(biāo)準(zhǔn)段支撐參數(shù)表

街站深基坑開(kāi)挖及支護(hù)項(xiàng)目對(duì)不良土層及周邊環(huán)境復(fù)雜等問(wèn)題采取的措施進(jìn)行總結(jié)。通過(guò)局部采取高壓旋噴樁進(jìn)行槽壁加固、MJS工法樁在地連墻接縫處止水加固及對(duì)建筑物基礎(chǔ)下方進(jìn)行注漿等方式有效控制基坑周邊地表沉降及建筑物變形，取得了良好的實(shí)施效果，為以后類似深基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制及對(duì)周邊環(huán)境保護(hù)提供參考。