緊鄰軌道交通及中心鬧市工程的深基坑施工技術(shù)

孫 昭

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

0 引言

隨著城市發(fā)展的不斷延伸，在大力開拓市郊區(qū)域的同時，如何優(yōu)化中心城區(qū)建筑格局，對核心地段老舊街道重進行新定位，也成為近年來炙手可熱的話題。尤其在深度發(fā)展的城市里，老舊建筑夾雜于滿負荷運作的軌道交通管網(wǎng)及各式高層建筑林立的鬧市中。如何保證新建項目對周邊建筑及道路尤其是地鐵運營不發(fā)生較大影響，逐漸變成城市深基坑施工中的焦點問題［1］。

1 項目背景

某工程總用地面積約14507.55m2（住宅地塊12583.56m2，變電站地塊1923.99m2），總建筑面積71046.12m2，其中地下建筑面積約21338.52m2。擬建建筑包括2F 變電站（無地下室）、兩幢32F 高層住宅、一幢6F 多層住宅、一幢16F 商辦樓及5F裙房，住宅區(qū)域內(nèi)整體設(shè)兩層地下室，以樁筏基礎(chǔ)為作為基礎(chǔ)形式。

項目基坑分為A、B 兩坑，A 區(qū)大坑呈梯形位于項目東側(cè)，B 區(qū)小坑呈長方形在項目西側(cè)，基坑普遍開挖深度10.9m。

基坑圍護形式：西側(cè)B 區(qū)圍護形式為0.8m 厚地下墻輔以兩側(cè)Φ850mm 三軸水泥土攪拌樁作槽壁加固（坑外側(cè)攪拌樁間距600mm 套接一孔，水泥摻量20%；坑內(nèi)側(cè)攪拌樁間距1800mm，搭接250mm，水泥摻量20%），并設(shè)置有三道水平支撐（首道混凝土支撐，下設(shè)兩道鋼管支撐（伺服系統(tǒng)））?？觾?nèi)設(shè)置三軸水泥土攪拌樁裙邊加固，水泥摻量20%。B 區(qū)坑內(nèi)部分旋噴樁坑底加固。

基坑東側(cè)A區(qū)圍護形式：Φ850mm三軸水泥土攪拌樁止水（套接一孔，水泥摻量20%）+Φ850mm 雙排水泥土攪拌樁（搭接250mm，水泥摻量13%）套打鉆孔灌注樁Φ900@1100，同時輔以攪拌樁土體加固，并設(shè)置兩道水平混凝土內(nèi)支撐。

2 難點分析

2.1 基坑西側(cè)為主干道及地鐵環(huán)境等級為一級，施工期間需謹慎對待，合理安排施工流程

基坑西側(cè)緊鄰地鐵，西側(cè)地下室外邊線距用地紅線約5m，紅線以西為城市主干道，其下方有運營中的地鐵。主干道寬約26m，基坑開挖邊線距主干道約13m。

該主干道路下為軌道交通地鐵區(qū)間隧道。地鐵隧道為雙圓形隧道結(jié)構(gòu)，隧道直徑7m。本基坑對應(yīng)范圍內(nèi)地鐵隧道頂標高為-8.154～-10.043m，相應(yīng)自然地面下埋深為12.0～13.8m，隧道底標高位于第⑤層灰色粉質(zhì)粘土中。本工程地下室外墻距離地鐵區(qū)間隧道最近約16.5m，地鐵隧道頂標高位于本工程基坑底以下1～2m。

2.2 項目周邊被地鐵及高層建筑包圍，必須降低基坑開挖對周邊環(huán)境的影響

工程基坑覆蓋率超過90%，基坑挖深超過10m，土方開挖總量在10 萬m3以上。而項目又地處市中心，對于土方外運需額外考慮可能發(fā)生交通管制，運輸時段等因素。合理規(guī)劃出土順序，保證基坑穩(wěn)定的前提下，加快土方開挖的完成，盡早形成結(jié)構(gòu)底板。

3 確保地鐵正常運行措施

3.1 地下防水措施

地下室外墻除地下連續(xù)墻外另做結(jié)構(gòu)外墻，靠地鐵一側(cè)的地下室防水等級為一級防水，主要依靠自身結(jié)構(gòu)自防水，并輔以改性瀝青卷材+聚氨酯防水涂料。同時做好降水措施，時時觀測基坑內(nèi)水位，以減少結(jié)構(gòu)滲漏水對相鄰地鐵的影響。

3.2 地下連續(xù)墻施工

靠近地鐵側(cè)條形基坑圍護外墻采用800mm 地連墻（墻深24.5～25.5m），兩側(cè)采用Φ850 三軸攪拌樁槽壁加固（樁長18.7m），遠離地鐵側(cè)基坑采用Φ850～Φ1000。地下連續(xù)墻施工為本工程地下部分最核心的分項工程，對基坑及地鐵運營的穩(wěn)定起到關(guān)鍵性作用。應(yīng)嚴控地連墻施工質(zhì)量，杜絕夾層、槽段接頭滲水等情況，確保完成的后的使用情況［2］。

地下墻厚度800mm，每幅地下墻寬6m，普遍深度達到24.5m、25.5m，共計46 幅。采用1 臺成槽機進行施工，計劃每臺成槽機施工速度為1 天/幅，結(jié)合天氣、道路管制等各種影響要素，將地墻施工時間規(guī)定在50d 內(nèi)完成。

3.3 基坑降水及土方開挖

場地降水情況：止水帷幕進入第層，對微承壓水層進行隔斷，同時坑內(nèi)設(shè)置47口疏干井。降水施工嚴格按照“適時、適量、時時監(jiān)控”的要求進行降水，使坑內(nèi)水位降至在開挖面下0.5～1m的位置。

為減少基坑土方開挖對地鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，本工程將基坑分為A 區(qū)塊和B 區(qū)塊，進行分坑開挖施工，利用800 厚地下連續(xù)墻與東側(cè)大坑隔離。開挖時，先對A 區(qū)大坑進行土方開挖，完成后再開挖小坑B 區(qū)，B 區(qū)完成第一層土方開挖后，待A 區(qū)完成B1 板結(jié)構(gòu)后方可開始第二層土方開挖，如此這樣先后完成兩個坑的施工。

3.4 施工監(jiān)測

為最大限度減輕開挖期間項目對軌交運營及四周環(huán)境的風險。觀察降水及開挖作業(yè)所產(chǎn)生的影響，保證基坑、地鐵運行及周邊建筑的安全。項目部與設(shè)計及監(jiān)測單位溝通，在原有的檢測點基礎(chǔ)上，沿地鐵沿線增設(shè)監(jiān)測點，以便來監(jiān)控地鐵運行隧道的水平及沉降位移變化。

地鐵運行關(guān)乎城市正常運作，項目施工進程需完全參考監(jiān)測數(shù)據(jù)。項目部也與軌交運營方深入對接，每日提供當天監(jiān)測成果，聽取運營方的要求及建議。地鐵沿線區(qū)域的地連墻在每10m 范圍內(nèi)設(shè)置測斜孔，監(jiān)測土體位移及圍護體的位移。

4 合理規(guī)劃土方開挖

開挖順序以基坑影響大小為依據(jù)，以“由遠及近”的方式進行開挖，把握時空效應(yīng)，將基坑分區(qū)分塊，對稱開挖，使整個基坑保持相對平衡，在外部土壓力的作用下變形最小。

抓住基坑施工的“快”字訣，盡量壓縮單塊區(qū)域的開挖時間。對此，安排足量土方車在場內(nèi)，在挖土階段使場內(nèi)土方車不停出土，同時備選一個出土點，確保土方正常外運。

B 區(qū)呈長條形，且西側(cè)坑外即是城市軌道交通，應(yīng)在盡量短的時限內(nèi)完成開挖及支撐工作，故將開挖時間限制在12 小時內(nèi)，鋼支撐隨后跟上，從而控制圍護結(jié)構(gòu)的位移和坑底反彈。

4.1 土方開挖與支撐施工相對順序

4.1.1 第一層土方開挖

第一層土方開挖從自然地坪挖至第一道混凝土水平支撐底，開挖深度約1.2m，由東北方向往西南方向推進。A區(qū)先開挖，B 區(qū)后挖。

4.1.2 第二層土體開挖及第二道支撐施工

當?shù)谝坏乐蔚捻艔姸冗_到設(shè)計強度要求后，隨即開挖第二層土方；自第一道支撐面挖到第二道支撐底，挖土深度約5.80m，分兩層開挖。

A 區(qū)第二層土分成5 個大區(qū)塊，10 個小區(qū)塊，先挖棧橋下面土方，后挖支撐區(qū)域土，挖土順序A～B1～B2～C1～C2～D1～D2～E1～E2～E3，有一定工作面后立即進行支撐施工，如圖1所示。

4.1.3 第三層土體開挖：

A 區(qū)第二道支撐的砼強度達到設(shè)計強度要求后，即可進行第三層挖土，自第二道支撐底挖至坑底標高，挖土深度3.7m，挖土順序A1～A2～A3～A4。第三層土方的開挖，依據(jù)結(jié)構(gòu)后澆帶來劃分，當日澆筑開挖區(qū)域墊層，并逐個挖出集水井、電梯井等局部落深區(qū)域，如圖2 所示。

4.1.4 B 區(qū)土方開挖及水平支撐施工

B 區(qū)第二層/三層土分成4 個區(qū)塊，在A 區(qū)地下室出零后再進行分塊開挖。區(qū)域內(nèi)土方由南北向?qū)ΨQ開挖，并迅速完成支撐系統(tǒng)，隨后開挖支撐下方土方，如圖3 所示。

B 區(qū)第四層土方分為三塊由南向北順序開挖，墊層隨挖隨澆筑，避免基底暴露時間太長。第四層土方挖土深度3m，挖土示意詳見附圖，如圖4 所示。

圖1 A 區(qū)第二層土開挖分區(qū)示意圖

圖2 A 區(qū)第三層土開挖分區(qū)示意圖

圖3 第二層/第三層B 區(qū)分塊圖

圖4 第四層B 區(qū)分塊圖

4.2 開挖方式

A 區(qū)基坑首層以開挖至支撐底標高為目的，以大開挖的形式，使基坑內(nèi)形成混凝土水平支撐及棧橋。第二層土方先開挖水平對撐區(qū)域土方，盡早形成主要對撐，剩余區(qū)域，根據(jù)空間對稱原則，分區(qū)對稱開挖最終形成角撐。第三層土方依據(jù)結(jié)構(gòu)后澆帶進行分區(qū)開挖，當日澆筑開挖區(qū)域墊層，并逐個挖出集水井、電梯井等局部落深區(qū)域。

B 區(qū)相對較窄，呈長條形，首層土直接開挖至砼支撐底。第2～4 層土方設(shè)計每層開挖在3m 左右。第二、三層土根據(jù)支撐段劃分出小塊進行開挖，采用跳倉抽條的方式，保持基坑內(nèi)土壓力相對平衡，加快出土速度，迅速形成支撐。第四層土則可減少開挖分區(qū)，壓縮在3 個區(qū)段內(nèi)，減少相對挖土工序，完成基礎(chǔ)底板后，可保證基坑安全。

5 結(jié)語

通過一系列針對性措施，合理規(guī)劃施工順序，保證項目正常運作下不影響地鐵的運行。尤其是在土方開挖階段，應(yīng)當根據(jù)施工規(guī)劃的安排，進行各區(qū)段內(nèi)的開挖作業(yè)，嚴格控制開挖時間，縮短各層土體暴露時間，及時形成有效支撐，將對基坑施工起到非常有利的作用。