临近地铁隧道深基坑支护的运用

区振亮 广州港工程管理有限公司

1.引言

华南国际港航服务中心二期项目有四层地下室的超深基坑，而支护形式采用地下连续墙加内支撑。地下连续墙优点在于刚度大、挡水抗渗，使整个基坑与外侧得到很好的隔绝，对旁边地铁隧道起到很好的保护作用。

2.工程概况及特点

华南国际港航服务中心二期项目场地西侧为鱼珠东路，北侧为黄埔大道及其下方在建地铁隧道，南侧为规划路，东侧为空地。北侧相邻在建广州地铁13号线区间隧道，其地下连续墙外边线距地铁隧道边仅6m，另外，靠近地铁一侧基坑连续墙长102米，而地铁13号线区间隧道埋深为地表下19.78m。该基坑开挖深度约19m，围护结构采用1000(800)厚连续墙+三道支撑的支护型式。靠近地铁隧道一边（北边）、基坑西北角及基坑东北角的连续墙为1000mm厚，其它连续墙为800mm厚，连续墙与导墙间采用搅拌(止水)桩搭接。北边地铁侧连续墙导墙外增设一道隔离(止水)搅拌桩，要求桩端进入不透水层不少于1m或到达砂岩层面。下面给出靠近地铁隧道与不靠近地铁隧道等代表性连续墙剖面图（图1，图2）。

图1 靠近地铁一侧基坑剖面

图2 不靠地铁基坑剖面

3.地铁侧的施工保护措施

遵循地保办、广州地铁集团对地铁区间隧道保护的规定，本工程基坑靠近地铁一侧的长达102m的区域划分为保护范围。

本工程的基坑开挖深度约为19m，基坑支护结构采用地下连续墙+混凝土水平支撑的形式。为确保该基坑施工的顺利进行，以及保障地铁隧道的安全，基坑采用了顺作法，并按照分层、分步、对称、平衡、限时的原则开挖，支撑的拆除采用静爆施工，并在地铁侧增设一排搅拌桩，以及委托两家第三方监测单位对基坑和地铁隧道进行监测。具体如下：

（1）加大基坑围护体连续墙厚度，地铁侧的连续墙厚1000mm，非地铁侧连续墙厚800mm。

（2）为了保证工程施工对临边地铁隧道不产生不良影响，临近地铁隧道一侧的连续墙增加一排单轴搅拌桩，桩径550mm，间距400mm。搅拌桩深度为穿过砂层，进入不透水层（淤泥层）不小于1m；部分岩层没有淤泥层，需在砂层、岩层交接面驻脚搅拌不小于10min；地面标高下2m可为空桩。增加一排搅拌桩以保证地下连续墙施工时达到有效防止周边水土流失和塌孔的目的，确保地铁周围地层的结构稳定。并且在地铁临边侧增加一排的搅拌桩施工完成前，该侧地下连续墙暂不能进行施工。

（3）北侧临近地铁区段-4层地下室范围内回填C20素混凝土，回填至地铁隧道管面以上二米的范围。

（4）临近地铁一侧的地下连续墙成孔取消冲孔方式，以减少对地铁隧道岩层的扰动。改用旋挖桩机成孔，配合成槽机成槽的方式。但由于旋挖桩机成孔不能完整成槽，仍需要以冲孔机修边。多台冲孔机同时进行修边下锤时，不但应控制施工节奏，避免产生共振，桩机也应该分散布置。

（5）本项目基坑工程须合理安排施工工期。在地铁隧道铺轨前完成临近地铁侧地下连续墙的施工。

（6）施工过程需加强和地保办的沟通。地铁临边侧工程施工前，需邀请地保办的相关人员到施工现场进行专项技术交底。

（7）基坑支撑拆除所带来的动作可能会对地铁隧道产生不利影响，故基坑支撑梁采用静力破碎法拆除。拆除顺序如下：拆除联系撑→角撑→对撑→腰梁。使原支撑的应力按要求逐步均衡释放。

（8）基坑施工全过程，需有第三方监测单位对本基坑进行监测；另外还需委托第三方监测单位对地铁隧道进行实时监测；本项目地下工程施工前、后，须对地铁进行既有结构内观、裂缝等项目的初始及工后普查、记录、确认。

（9）地铁结构上方禁止设置通道或堆载，严格控制临近地铁侧基坑边的荷载。

4.基坑支护施工工艺流程

如图3。

图3 基坑施工总体工艺流程图

5.水泥搅拌桩施工

应地保办、地铁公司要求，为了保证对临边地铁隧道不产生影响，基坑北靠近地铁一侧长达108m的范围增加一排水泥搅拌桩，使之起到与地铁隧道间更好的止水支护作用。水泥搅拌桩采用单轴四搅四喷的施工方法，要求①穿透砂层进入不透水层不少于1000mm，②在没有粘土层的砂岩结合面进行座浆处理(注浆搅拌时间≥10min)。必须保证搅拌桩的搭接质量，搭接时间不大于24小时，如间歇时间过长，应采用局部补桩或注浆措施。搅拌桩加固后的水泥土28d内抗压强度设计值须大于0.6MPa。

6.地下连续墙施工

原地下连续墙与外侧土方对基坑已起到很好的阻隔作用，现在地铁一侧墙的厚度增加，其对旁边地铁隧道起到更好的保护作用。

本工程地下连续墙既是基坑支护结构，也是基坑止水结构。本工程共73幅地下连续墙，地下连续墙厚1000/800mm，单元槽段长一般为6m，基坑角部槽段长为4m以下，槽段最大深度为27m。墙体水下混凝土强度等级为C30，抗渗等级为P6。

本基坑工程开工时，地铁盾构施工已经通过本工程施工场地。为减少对地铁施工的不良影响，安排先从800mm厚连续墙开始，根据第三方监测单位出了隧道测量初始数据和接到地保办施工批复同意施工的意见，后再施工靠近地铁（基坑北侧）的1000mm厚连续墙。工程按照顺时针方向施工。为不影响地铁施工，北边靠地铁一侧的连续墙需在13号地铁线铺轨调试前完成。

7.混凝土支撑施工

本基坑工程支撑梁均为现浇，砼强度等级为C30，保护层厚度为30mm。支撑的腰梁和支撑梁混凝土浇注应连续进行，严防施工时支撑梁变形。混凝土支撑梁强度达到设计强度80%以上以后才能开挖支撑以下的土方；基坑开挖时应分段分层开挖，分段长度不得超过20m。为保证支护桩和支撑系统受力均衡，分区挖土时应对称、均衡地进行。严禁超挖及对坑底土体的扰动。

8.土方开挖施工

为了减少可能对地铁隧道不利影响的时间，土方开挖与支撑梁施工按事前的组织规划同步进行，土方开挖应遵循分区、分块、分层、对称、限时的原则，严禁超挖。土方开挖在水平方向的两侧对称位置同时开挖，在垂直方向上自上而下分四个阶段开挖。第一阶段从现有地面挖至第一道支撑梁梁面标高处；第二阶段挖至第二道支撑梁面标处；第三阶段挖至第三道支撑梁面标处；第四阶段挖至基坑底。

开挖至岩层段，为使本基坑施工振动对地铁隧道的影响降到最低，拟划分区域采用动、静爆施工措施，靠近地铁一侧21米以内的范围采用静爆破碎法施工，21米以外的范围采用动爆法施工，如图4所示。

图4 进入强风化岩层后开挖施工区域划分图

9.混凝土支撑拆除

本工程基坑面积大，地下室主体结构施工分区按施工缝设置进行，混凝土支撑的拆除工作也须按主体结构施工顺序分段实施。当施工结构侧壁至支撑梁底，水平结构换撑梁(板)已经完成，且结构强度达70%以上时即可开始支撑梁拆除。为确保不影响地铁隧道的施工，本工程采用静力碎法拆除支撑梁。利用吊车将重约2吨的4台微型履带式挖掘机吊上楼盖，启动微型挖掘机炮头，对已采用静力破碎的支撑梁进行机械振动破碎(保证混凝土块粒径小于40cm）。支撑梁拆除时，先拆除联系撑、角撑、对撑、腰梁，使原支撑的应力按要求逐步均衡释放。

10.结束语

根据基坑监测以及地铁隧道变形监测数据显示，若基坑以及地铁隧道的水平位移、沉降变形微小，基坑及隧道结构则为安全。在大城市的建筑行业中，深基坑与地铁隧道并存的情况不少，为避免对地铁隧道产生不利影响及推进原本基坑的施工，施工单位必须事先综合考虑各种应对措施。而根据工程实例，地下连续墙搭配内支撑及相应其他措施，是非常适合在临近地铁隧道的情况里运用。