聯(lián)合結(jié)構(gòu)深基坑開挖施工技術(shù)

摘" 要：該文以南昌市軌道交通4號線一期工程土建二標(biāo)六工區(qū)丁公路南站基坑開挖施工為例，針對聯(lián)合結(jié)構(gòu)深基坑開挖施工問題，介紹聯(lián)合結(jié)構(gòu)深基坑開挖的施工重難點，并詳細闡述聯(lián)合結(jié)構(gòu)深基坑開挖施工技術(shù)措施，為類似的深基坑開挖工程提供參考經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：深基坑；聯(lián)合結(jié)構(gòu)；開挖技術(shù)；多框架結(jié)構(gòu)；建筑物

中圖分類號：U455.55" " " 文獻標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）33-0161-04

Abstract： Taking the foundation pit excavation construction of the South Station of Ding Highway in Section 6 of Civil Engineering Section 2 of the Phase I Project of Nanchang City Rail Transit Line 4 as an example， this paper introduces the construction key and difficult points of the deep foundation pit excavation of the joint structure， and expounds in detail the technical measures for the deep foundation pit excavation of the joint structure， providing reference experience for similar deep foundation pit excavation projects.

Keywords： deep foundation pit; combined structure; excavation technology; multi-frame structure; building

國家“十四五”規(guī)劃綱要明確指出要加快建設(shè)交通強國。作為城市交通大動脈的地鐵往往建設(shè)在高層超高層建筑和人口密集、場地狹窄的城市中心或副中心，隨著城市地鐵網(wǎng)和地下空間的發(fā)展，涌現(xiàn)出越來越多的超深異型車站，以及綜合TOD項目的建設(shè)開發(fā)。

1" 工程概況

南昌市軌道交通4號線一期工程土建二標(biāo)六工區(qū)包含“兩站兩區(qū)間”，依次為丁公路南站、丁公路南站—丁公路北站區(qū)間、丁公路北站和丁公路北站—人民公園站區(qū)間。其中丁公路南站位于洛陽路以南、站前路以北、天佑路以西、江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局以東的原鐵路一村地塊范圍內(nèi)，呈南北走向，為4號線與2號線丁公路南站換乘車站。車站總長157.8 m，站臺寬度15 m，標(biāo)準(zhǔn)段凈寬24.1 m，主體施工階段和深基坑開挖階段施工平面圖如圖1所示。

丁公路南站原包含車站和物業(yè)開發(fā)2個獨立基坑，后為縮短施工周期、減少投資以及便于現(xiàn)場施工組織管理，將2個獨立基坑合并為一個超深、超大斷面車站及物業(yè)地下室聯(lián)合基坑，其聯(lián)合基坑結(jié)構(gòu)具有基坑深度大、橫縱向跨度長、周邊環(huán)境復(fù)雜、地下管線較多、保護和協(xié)調(diào)工作量大等特點。車站基坑為雙柱雙跨（兩端頭為雙柱三跨）地下四層島式框架結(jié)構(gòu)體系，物業(yè)開發(fā)基坑為地下三層多跨框架結(jié)構(gòu)，車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑開挖深度為29.0 m，端頭井處基坑開挖深度為29.73 m，物業(yè)開發(fā)基坑開挖最大深度為21.15 m。聯(lián)合基坑圍護結(jié)構(gòu)共2種，其中車站負(fù)四層除南北端頭區(qū)域（坑中坑）圍護采用直徑800 mm的鉆孔灌注樁、車站與物業(yè)聯(lián)合基坑（含車站負(fù)四層南北端頭）負(fù)三層以上部分基坑圍護采用1 m厚的地下連續(xù)墻[1]。

2" 工程地質(zhì)、水文情況

丁公路南站基坑開挖影響范圍內(nèi)土層自上而下依次為①2素填土、③1粉質(zhì)黏土、③3中砂、③4粗砂、③5礫砂、③6圓礫、⑤1-2強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和⑤1-3中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，為南昌地區(qū)典型的上軟下硬地層[2]。丁公路南站基坑開挖工程沿線地下水類型可分為上層滯水、第四系松散巖類孔隙水和碎屑巖類裂隙孔隙水；其中主要有影響地下水為第四系松散巖類孔隙水，主要賦存于第四系上更新統(tǒng)砂礫層中[3]，因為基坑開挖工程沿線分布的砂礫一般為稍密—中密，飽和，屬于富水地層，具有透水性強的特征，且與地表水水力聯(lián)系十分密切。

3" 施工重難點分析

第一，周邊環(huán)境復(fù)雜，圍擋內(nèi)可用空間較少。丁公南站位于老城區(qū)的拆遷區(qū)內(nèi)，車站周邊存在大量未拆遷的建筑物，施工圍擋區(qū)域有限且實際結(jié)構(gòu)占地面積較廣導(dǎo)致圍擋內(nèi)可利用空間較少。

第二，管線遷改難度大。施工區(qū)域內(nèi)地下存在大量拆遷建筑的廢棄基礎(chǔ)及未處理的地下管線，地下連續(xù)墻邊緣離建筑物距離較小，管線遷改后，不能保證規(guī)范要求的安全距離和最小維修間距，需進行多次遷改且遷改后的管線緊貼基坑，存在較大安全隱患。

第三，周邊建筑物需保護。丁公路南站聯(lián)合結(jié)構(gòu)開挖深度深、橫縱向跨度大，周邊建筑較為密集且部分建筑物年限較為永久，對于離開挖基坑較近的部分建筑物，安全風(fēng)險較大。

第四，基坑深度不同且基坑為異型結(jié)構(gòu)，基坑結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜。丁公路南站為車站和物業(yè)開發(fā)聯(lián)合結(jié)構(gòu)基坑，屬于超大、超深異型基坑，其中車站基坑位于聯(lián)合基坑的中心，基坑深度比物業(yè)開發(fā)基坑深，故會在聯(lián)合基坑結(jié)構(gòu)中心形成坑中坑，開挖過程中基坑受力復(fù)雜，安全風(fēng)險大、流水施工組織難點較大且工期緊。

4" 聯(lián)合結(jié)構(gòu)深基坑開挖施工技術(shù)

4.1" 臨建工程施工技術(shù)

丁公路南站聯(lián)合結(jié)構(gòu)占地面積9 090 m2、其附屬結(jié)構(gòu)占地面積2 317 m2，而現(xiàn)場根據(jù)批復(fù)的交通疏解及圍擋方案的要求，規(guī)定施工圍擋面積為13 170 m2，故圍擋內(nèi)可利用空間較少。為確保圍擋范圍內(nèi)可利用空間最大化，在施工過程中需多次進行場地轉(zhuǎn)換，并考慮到后期部分附屬結(jié)構(gòu)施工情況，將部分附屬圍護結(jié)構(gòu)與主體基坑圍護結(jié)構(gòu)一并施工完成。

為合理規(guī)劃施工場地內(nèi)的臨建布置、施工通道布置，針對現(xiàn)場臨建設(shè)施布置的相關(guān)位置，考慮到施工組織順序和各分部工程施工工藝不完全一致的情況，將現(xiàn)場施工主要分為圍護施工階段、土方開挖階段和主體施工階段進行施工平面規(guī)劃及布置，并在施工過程中根據(jù)實際施工情況動態(tài)地調(diào)整場地內(nèi)的施工平面布置，以保證施工安全及進度需求。

4.2" 周邊建筑物保護技術(shù)

聯(lián)合基坑周邊存在大量建筑物且部分建筑物距離開挖基坑較近，安全風(fēng)險較大，為保證施工過程基坑自身及周邊建筑的安全、穩(wěn)定，在聯(lián)合結(jié)構(gòu)圍護開始施工前，需對距離基坑較近的建筑物根據(jù)實際情況采取不同的加固方式進行預(yù)防處理。

對于埋深較淺的條形、筏板或淺埋樁基礎(chǔ)形式且靠近開挖基坑較近的建筑物，周邊采用施工隔離保護樁的形式對建筑周邊的地基進行加固，并在隔離樁樁基完成后、回填前，施工隔離樁基連接冠梁，使得建筑物與基坑之間存在一個比較穩(wěn)定的剛性隔離，以阻斷建筑物下方土體流失或變動。對于埋深較深的樁基礎(chǔ)形式且距離開挖基坑較遠的建筑物，周邊采用施工預(yù)埋袖閥管的形式對建筑物周邊地基進行加固[4]。

4.3" 地下連續(xù)墻施工技術(shù)

地下連續(xù)墻成槽深度依次穿過雜填土層、中粗砂層、強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層和中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層，其中墻身約3/4范圍位于地質(zhì)條件較差的軟弱地層，因此，在成槽施工過程中主要會出現(xiàn)槽壁穩(wěn)定性差的問題，尤其是位于土巖結(jié)合面處的地下連續(xù)墻易出現(xiàn)夾渣、夾泥等質(zhì)量缺陷，容易導(dǎo)致開挖時出現(xiàn)墻體滲漏；且由于槽段過深，其墻身垂直度難以保證，對墻身質(zhì)量有影響[5]。

為確保地下連續(xù)墻成槽過程中槽段垂直度能始終處于可控狀態(tài)，采用“液壓雙輪銑槽機+抓槽機”相結(jié)合的成槽工藝，利用抓槽機來施工槽段中的雜填土層—砂礫層范圍、液壓雙輪銑槽機來施工槽段中的強風(fēng)化巖層—中風(fēng)化巖層范圍，以此既可以加快地下連續(xù)墻成槽施工進度，還可以利用液壓雙輪銑槽機抓斗自重較大、抓斗長度較長及必須連續(xù)向下銑槽的施工特點來更好地控制槽身垂直度及槽壁平順度，以保證整體成槽的施工質(zhì)量。

4.4" 坑中坑圍護樁基施工技術(shù)

由于丁公路南站聯(lián)合基坑結(jié)構(gòu)的特殊性，車站負(fù)四層區(qū)域為一坑中坑結(jié)構(gòu)，需采用獨立的圍護結(jié)構(gòu)體系，且負(fù)四層區(qū)域基本處于中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層內(nèi)，空樁和實樁需在巖層成樁，因此施工過程中對樁基垂直度的控制是施工重點。

為加強對樁基垂直度的控制，改造了一種履帶式矮架反循環(huán)鉆機，專門用于負(fù)四層區(qū)域樁基施工，并在鉆孔前對反循環(huán)鉆機平臺及機架進行整平并測量，以及在鉆孔過程中加大對鉆機機架及鉆桿的垂直度糾偏。

4.5" 冠梁、支撐及棧橋板施工技術(shù)

丁公路南站聯(lián)合基坑內(nèi)支撐采用“3道桁架砼支撐+1道鋼支撐+1道換撐”的方式，其主要施工技術(shù)要點包括：做好分段劃分，雖然聯(lián)合基坑為桁架支撐體系，受力形式比較復(fù)雜，但在施工中可將支撐簡化為兩頭是八字斜撐，中間是3根支撐帶斜撐，周邊為一圈大腰梁的形式，故按常規(guī)基坑的受力模式進行分段劃分即可；需對桁架砼支撐與臨時立柱樁節(jié)點位置的鋼筋加強、鋼筋與鋼板連接形式等進行處理，以保證節(jié)點位置支撐鋼筋的可靠連接；冠梁、支撐、棧橋板施工縫布置應(yīng)盡量選擇結(jié)構(gòu)平直段距結(jié)構(gòu)支座1/3處等受力較好的位置，盡量錯開結(jié)構(gòu)拐角、異形等應(yīng)力集中區(qū)域，以保證施工安全。

4.6" 深基坑降排水施工技術(shù)

根據(jù)本項目基坑特點，由于圍護地下連續(xù)墻深度已嵌入地下中風(fēng)化巖層內(nèi)，因此，基坑內(nèi)可視為一個密閉的空間，基坑內(nèi)現(xiàn)有水源主要為基坑內(nèi)積水、地表水下滲及車站負(fù)四層坑中坑區(qū)域位于中風(fēng)化巖層中豐富的巖層裂隙儲水，基坑內(nèi)降水可看作是基坑內(nèi)現(xiàn)存地下水疏干處理，故具體的降排水技術(shù)如下。

1）總體降水方案：基坑內(nèi)砂層地下水采用14口疏干井進行疏干，巖層中積水主要以排水溝明排為主；基坑開挖前20 d進行場地降水，開挖過程中時刻保證坑內(nèi)水位低于開挖面1 m左右。

2）明溝降水布置安排：基坑四周沿圍擋邊設(shè)置排水溝，地連墻冠梁及棧橋板上設(shè)置有相應(yīng)的擋水坎，防止地表水直接流進基坑，并將水經(jīng)沉淀后引入市政排水系統(tǒng)[6]。

4.7" 土方開挖施工技術(shù)

丁公路南站聯(lián)合基坑采用明挖順筑法施工，基坑開挖遵循“豎向分層、縱向分段、先支后挖、隨挖隨撐”的施工原則，并按分層、分步、對稱、平衡、限時進行施工[7]，將聯(lián)合結(jié)構(gòu)深基坑分為五層依次開挖。聯(lián)合基坑縱向開挖采用多級放坡開挖方式，其縱向開挖坡度不得大于1∶3，分層厚度由支撐豎向間距確定，平臺寬度按照支撐水平間距確定，且不小于6 m。當(dāng)基坑開挖至距離坑底以上0.2～0.3 m時，余下土方采用人工修底挖除，以便于控制基坑深度和確?；拥撞抠|(zhì)量。

4.8" 施工監(jiān)測技術(shù)

由于聯(lián)合基坑結(jié)構(gòu)開挖深度大、橫縱向跨度長、周邊環(huán)境復(fù)雜，為保證聯(lián)合基坑開挖施工和周邊環(huán)境建筑的安全，需對施工期間的地面沉陷及變化規(guī)律、墻體水平及豎向位移、地下水位、立柱水平及豎向位移、周圍建筑物的降沉、裂縫、傾斜等進行及時準(zhǔn)確監(jiān)測[8]，項目具體施工監(jiān)測項目內(nèi)容與控制值見表1。

5" 結(jié)束語

隨著城市化建設(shè)的不斷推進，地下工程的需求日益增加，深基坑工程必然向更大更深的方向發(fā)展，而為保證深基坑開挖施工質(zhì)量的穩(wěn)定性，必須選擇合適的施工技術(shù)來保證施工質(zhì)量。文章結(jié)合丁公路南站聯(lián)合結(jié)構(gòu)深基坑開挖施工實例，詳細介紹了丁公路南站的地質(zhì)情況及施工重難點，研究了聯(lián)合結(jié)構(gòu)深基坑開挖施工技術(shù)，保證了項目的順利施工。

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