临近地铁深基坑施工控制措施研究

任 飞 凤

(上海长凯岩土工程有限公司,上海 200093)

1 概述

随着城市交通在地下空间中的拓展延伸，进一步提高城市地下空间利用率的难度也在不断增加。尤其在隧道等地下工程深度发展的城市中，老旧地段夹杂在高层住宅、商业中心、轨道交通的核心区域中，地段翻新过程中新建基坑的深度、周边环境的复杂程度都对设计、施工提出了更高的要求。新开项目在施工过程中是否能够保证基坑的安全及周边居民的正常生活，是深基坑施工需要考虑的重点问题[1]。本文结合徐州某地块项目，对临近隧道区间基坑的施工管理展开分析。

2 工程概况

徐州某地块项目贴近徐州地铁1号线，为地下空间整体开发项目。本项目整体设置2层地下室，基坑周长约406 m，开挖面积约11 458 m2，基坑整体呈梯形形状，基坑开挖深度12.5 m(南侧)～14.7 m(北侧)，其中南侧靠近地铁站。

2.1 工程地质条件及水文条件

2.1.1工程地质条件

基坑围护设计主要参数见表1。

本工程基坑开挖深度范围内涉及的地基土有①1层、②2层、②3-3层、②3-4层、②5-3层、⑤3-4层。

表1 基坑围护设计主要参数表

2.1.2水文条件

1)潜水。

实测取土孔内的地下静止水位埋深在1.50 m～2.2 m之间。

2)承压水。

本工程施工时一级基坑按最不利承压水头计算会产生突涌。

2.2 基坑围护形式及支撑形式

本基坑采用顺作法施工，围护采用钻孔灌注桩围护结构，三轴搅拌止水，混凝土支撑体系。临近地铁处围护结构剖面图见图1。止水采用φ850@1 200三轴搅拌桩，挡土一般区域采用φ1 000@1 600钻孔灌注桩，有效长度18 m/19 m；整体采用两道钢混凝土水平支撑，结合第一道支撑设混凝土栈桥。

3 施工重点难点

1)地铁区间隧道临近基坑南侧，最近处在基坑一倍挖深范围内，且隧道埋深与基坑底标高相近，与地铁的接近程度属于接近，在隧道外边线50 m范围内均为规定的保护区。

2)施工各工况中土方开挖对区间隧道造成的影响最大，主要是由于开挖卸荷导致隧道产生位移和隧道收敛变形，因此土方开挖各阶段均需要严密的安排[2]。

3)其余施工阶段对土体也有一定的扰动，同时项目处于地铁车站附近，人流量、车流量均较大，施工过程中对周边环境也有一定的影响，应当采用合理措施进行控制。

4)该地块埋深20 m～28 m处的老粘土层为徐州特有的土层，土层中分布有不均匀的砂姜，地块中各个分区的承压水突涌风险均有不同。

4 临近地铁深基坑施工控制

4.1 施工全过程中的针对性措施

1)地铁距离基坑较近，因此监控施工过程中隧道变形、环境变化情况工作应全面满足安全等级控制保护要求，根据设计图纸要求确定地铁隧道监测控制指标(隧道结构水位位移不超过4 mm，竖向变形及净空收敛不超过10 mm，变形缝差异不超过2 mm，轨道结构差异沉降不超过4 mm；隧道周边地表沉降不超过10 mm，隧道周围土体侧向位移不超过8 mm)。

2)为做到基坑监测及信息化施工，除按照设计要求执行有关对象的监测外，还需要每日早晚2次进行巡检工作，通过目测判断支护结构、施工工况、基坑周边环境及监测设施是否存在风险。

3)控制基坑南侧的荷载，南侧禁止重车及大型设备通过，栈桥主干道为东西向，沿基坑北侧布置，避免南侧地面受到较大荷载，实际超载控制指标为20 kPa。

4.2 围护桩施工措施

1)沿盾构隧道一侧的围护结构施工之前，对该侧存在的地下管线做好监测工作，避免施工工况对管线位移造成影响(该侧燃气管道、供水管位移累计值不得大于10 mm，雨污水管、箱涵位移累计值不得大于20 mm)。

2)钻孔灌注桩：控制每天的施工数量，临近地铁范围内不得超过1天8根；施工采用跳打形式，由近及远施工，防止对地铁的扰动叠加；施工时控制泥浆比重(注入孔口泥浆≤1.15，排出孔口泥浆≤1.30)，避免出现塌孔现象；控制沉渣厚度不大于100 mm，避免围护桩出现沉降现象进而影响到地铁线路。

3)三轴搅拌桩：临近地铁设施、线路等侧的搅拌桩施工应采取跳仓由近及远的施工原则，采用套接一孔法施工时，应使用跳槽式套接一孔法；临近保护对象三轴搅拌桩的施工速度应适当降低，下沉速度应控制在0.5 m/min～0.8 m/min，提升速度宜控制在1 m/min内，喷浆压力不大于0.8 MPa；严格按照“均匀慢速、低水灰比、低扰动”的要求施工；严格控制返浆率，避免因为浆液过多未能及时排出对等的土方，在地下产生膨胀，进而对地铁管线产生影响。

4)环境保护：废浆及渣土采用专业封闭式设备外运至指定场地，杜绝了运输过程中的污染；为减少对周边交通的影响，大型机械设备的进出场及渣土外运、混凝土浇灌等施工作业尽量安排至夜间进行，避开交通高峰期。

4.3 基坑降水施工措施

1)止水帷幕：为尽量隔断基坑内外的水力联系，该地块止水帷幕设计长度嵌入基坑底以下约10 m，穿透相对隔水层；止水帷幕施工过程中应当控制桩身垂直度不大于1/200，同时桩与桩的搭接时间不得大于24 h，避免出现施工冷缝，保证止水帷幕的连续性。

2)降水井施工：降水井分为潜水疏干井及承压水减压井，其中潜水疏干井应当控制成孔深度不得大于11 m，避免疏干井穿透相对隔水层；应当选用中粗砂作为滤料，洗井抽水过程中若发现持续夹带泥沙则应当对降水井质量重新进行检查。

3)基坑降水：由于老黏土层渗透性不均匀，减压井降水应当按照按需降水的原则进行；基坑降水是一个持续的过程，虽然本地块止水帷幕较深，理论上已充分隔断内外水力联系，实际抽水过程中应当时刻关注地下水位及坑外的地面沉降(地下水位下降累计不得大于1 000 mm，变化速率不得大于500 mm/d)；若监测达到报警值，应当立即停止抽水，并考虑进行回灌。

4.4 土方及后续施工措施

1)平面布置：采用栈桥进行土方开挖，控制重车的行走路线；地块分为四个大区，分层分块跳仓开挖，减小土方卸荷带来的影响(见图2)。

2)开挖原则：基坑开挖应遵守分层、分块、限时、对称的原则，利用时空效应原理，采用盆式开挖。在开挖之前对每个分块详细计算土方工程量、支撑施工的时间、材料、人员等所需的各种资源，将每道工序的持续时间尽量精确到1 h之内，做好搭接施工，从而满足设计要求的限时要求，减小因基坑处于无支撑状态产生较大变形的情况发生[3,4]。

3)施工工况：土方分层开挖，每层开挖深度不大于2 m，设计基底标高以上300 mm内改用人工开挖，共分为8次开挖；分块开挖顺序由北向南对称开挖，保证隧道区间受力均匀；本地块土方量约为15.6万m3，共投放14台挖机同时开挖，保证每日出土方量；基坑开挖的临时边坡，对于浅部填土及淤泥质土的土层，由于土质较差，按照1∶1.5放坡；对于深部的粉质黏土及黏土，由于土质较好，可以按照1∶1放坡；基坑开挖到底后垫层应随挖随浇，无垫层暴露面积不宜大于200 m2，减少土体蠕变变形。

4)拆除支撑：采用静力切割工艺拆除本工程混凝土支撑体系，拆除顺序为先切割八字辅撑，再切割主支撑，最后切割围檩。

5)环境保护：土方开挖过程中应注意控制扬尘；土方外运时间尽量安排在夜间。

5 结语

在基坑施工过程中，基坑整体变形较小，土方开挖及拆撑过程中地铁隧道监测均未出现报警，证明所采用的针对性措施有效地减小了对周边环境的影响，可作为参考为类似工程提供经验。