沿海地区狭小空间条件下附属结构施工技术研究

浦振宇

(中铁隧道股份有限公司，河南 郑州 450000)

0 引 言

随着城市轨道交通的快速发展，地下空间开发力度不断增大，随着占用的土地逐步增多，过程中经常面临复杂的周边环境问题。本文以沿海地区富水砂层为例，研究在狭小空间范围下开挖基坑采用不同围护结构和止水帷幕形式组合止水效果的研究。在实际应用中，由于地下管线、障碍物及施工质量的影响，基坑围护结构止水帷幕的效果往往很难达到预期，导致出现渗漏，若无提前制备应急措施，导致围护结构间出现渗漏，容易影响基坑的开挖。

目前国内外学者对止水帷幕施工已有了长足的施工研究经验[1，2]，但对于狭小空间富水砂层地层下，如何合理选用围护结构止水帷幕，往往仍是凭借经验及出现问题后的补救措施[3-5]，针对此问题，本文以某城市地铁风亭附属结构为例，研究在小范围内受到空间限制的条件下，通过不同止水帷幕的选择与优化，提出了在富水砂层围护结构出现渗漏水条件下的处理措施及研究结果，可为类似周边环境、地层情况下的地铁车站、附属结构围护结构设计、施工提供一定经验。

1 工程概况

1.1 线路概况

本车站主要位于市城区内，本次文章以此车站附属结构风亭为例进行讨论说明。车站周边以多层厂房及办公楼为主，共设2组风亭、4个出入口(含1个预留出口)、1个安全疏散口。

此风亭附属结构基坑深10.34 m，局部坑深11.84 m，覆土厚度3.54 m。

1.2 工程地质与水文地质

(1)工程地质情况

此附属结构风亭基坑依次穿越穿越杂填土<1-2>、填中粗砂<1-4>、粉质粘土<2-1>及(含泥)中粗砂<2-4-6>，基底坐落于粉质黏土<2-6>，围护结构继续穿越(含泥)粗中砂<2-4-6>，坐落于(含砂)粉质黏土<3-1-2>。

(2)水文条件

勘察范围内所有钻孔均遇见地下水。勘察时测得钻孔中初见水位埋深为1.60～3.40 m，初见水位标高为3.94～5.71 m；稳定水位埋深为1.48～2.80 m，稳定水位标高为4.45～5.94 m。

勘察区内主要有上层滞水、潜水及承压水三种类型地下水，其中上层滞水及潜水水位变化主要受气候的控制，年变化幅度2.0～3.0 m。松散岩类孔隙承压水的富水性及导水性较强，以侧向补给为主，局部接受上层地下水补给，以下渗及侧流等方式排泄；基岩孔隙-裂隙承压水发育于全风化、强风化和中等风化带中，主要接受越层孔隙裂隙水补给，向低处排泄，总体水量一般。

2 场地受限条件下的方案选择思路

2.1 周边管线保护性要求高

此风亭施工前，施工单位对既有管线进行探查，发现周边除主体结构面外，三侧均有近接既有管线，但由于管线未侵入围护结构原因，管线未进行迁改，其中北侧给水管距围护结构外边线2.37 m，污水管、雨水管、 电力管沿三侧绕行， 分别距围护结构1.33 m、0.88 m、3.09 m，南侧通讯管线距围护结构外边线2.61 m。三侧均为近距离临近既有管线，施工过程中对管线保护性要求高，导致中途多次变更围护方案。

2.2 场地狭小，围护结构方案变更思路

(1)原设计采用φ800@1 000灌注桩，沿深度方向设置一道混凝土+一道钢支撑(φ609 mm，t=16 mm)，四周外部采用φ650@450三轴搅拌桩止水，基坑采用明挖顺作法施工。后因三轴搅拌桩施工机具设备过大，施工过程中过于靠近管线，又将近接管线部分变更为高压旋喷桩(1∶1水灰比，20 MPa浆压)。

(2)在开挖过程中发现，在富水砂层(填中粗砂<1-4>、(含泥)中粗砂<2-4-6>)地层条件下，高压旋喷桩施工效果不理想，拟对桩间进行无收缩后退式WSS注浆填补渗漏，对部分已知渗漏点进行封堵后，发现仍然出现渗漏情况，并在附近观察井及建筑物下发现浆液，说明地下水流速较高、水流丰富，采用普通注浆工艺很难达到止水效果。

(3)针对上述情况，项目及时制定措施，针对桩间渗漏水情况，采用MJS工法桩施工方案(φ2 000@1 300，1∶1水灰比，40 MPa浆压)，通过MJS工法桩对周围地层扰动小、切削咬合半径大的特点，有效进行桩间的止水施工。

(4)事后进行技术层面分析，在狭小空间、富水砂层等条件下进行围护结构施工，若地连墙、SMW工法桩等形式无法使用时，应当选择咬合桩一类全封闭性围护结构，减少因富水砂层地下水量大、流速快等特点，造成高压旋喷桩、WSS注浆等常规注浆手段失效而导致的基坑围护结构渗漏水。

3 现场管控要点

3.1 高压旋喷桩施工参数管控

在原设计中未增设MJS工法桩的情况下，高压旋喷桩施工质量的好坏，直接决定桩间止水的效果，同时由于临近既有管线，如雨污水、通讯、电力管线等，对于浆压、切削半径、注浆量的管理需严格按照设计要求进行管控，施工前需查看地层标贯值、密实度、渗透性，判定地下水流速等基本信息，制定专项施工计划，施工过程中重点管控喷浆压力、钻杆提升速度、浆液流量及总水泥用量，在确保水泥用量满足设计要求前提下，均匀填充地层间隙。

3.2 降水管控

由于底部存在较深厚(含泥)粗中砂<2-4-6>、(含砂)粉质黏土<3-1-2>，且上部覆盖隔水层粉质黏土<2-6>，故地层中存在一定的承压水，且隔水层薄弱，存在一定突涌风险，基坑内共设置5口疏干井、2口降压井。在开挖过程中，因富水砂层原因，既要做好墙缝渗漏点的观测，又要实时监控地下水位的高度变化，随挖随降，保持基底及围护结构墙缝间的干燥。

3.3 MJS工法桩施工管控

在后续基坑开挖过程中，基坑四周出现多处桩间明显渗漏水，施工单位通过注浆(WSS无收缩后退式)止水的措施，未能有效进行桩间的堵漏止水，判定此处地层潜水水量较大、流速较快，再通过正常注浆方式进行止水收效甚微，再考虑到管线临近影响，最后采用MJS工法桩施工封堵，形成外部轮廓式防水线，过程中MJS工法桩施工参数的管控，如注浆压力、回浆压力、水灰比、注浆量、流量等，将直接影响到桩间渗漏水的与否，以及临近既有管线的稳定，确保基坑开挖过程安全。

4 施工效果分析

4.1 监测数据分析

按照《城市轨道交通工程监测技术规范》中3.3.2中规定，基坑风险等级为二级。基坑开挖施工过程中，需要对围护结构、周围环境的土体、建(构)筑物、道路、地下管线的应力、位移、倾斜、沉降、裂缝及对地下水的动态变化等进行综合监测，其监测频率如表1所示，并在监测达预警值时(依据设计、规范要求)及时进行预警。

表1 监测频率表

本车站附属结构基坑项目土方开挖施工过程中，周边管线竖向位移、周边土体地表沉降是监测重点，本文以开挖过程中周边土体变形、周边建筑物沉降位移为主要监测指标进行说明，见图1、图2所示。

图1 地表土体沉降位移(单位：mm)

图2 周边建筑物竖向位移(单位：mm)

4.2 基坑开挖渗漏水情况

原设计φ800@1 000钻孔灌注桩，外设φ650@450三轴搅拌桩止水+内支撑的围护结构形式，因场地存在限制等原因，通过高压旋喷桩进行桩间的止水，施工效果不理想，桩间出现了明显的渗漏水，后通过注浆止水措施也未得到明显改善，最后采用四周MJS工法桩补强止水的形式，基坑桩间渗漏水得到了很好的处置，周边地表也未出现明显变形，说明采用MJS工法桩形式的止水帷幕在富水砂层中进行止水的处置形式有效。

5 结 语

通过对风亭附属结构止水帷幕形式的变更取得的止水效果进行分析，有如下经验总结。

(1)在富水砂层条件下，附属结构类小型基坑围护结构应当选用整体封闭性能更好，止水效果更强的围护结构，如咬合桩、SMW工法桩、地连墙等形式。

(2)在富水(含泥)中粗砂层等标贯值较大，水量较大的地层，进行高压旋喷桩施工无法形成较好的止水帷幕封堵。

(3)在富水砂层中，若地下水位较高、水量较大、流速较急的情况，采用高压旋喷桩、无收缩后退式WSS注浆等常规注浆形式无法取得良好效果，可通过MJS工法桩等进行补强止水。

通过本文所列技术思路及施工措施，在此类富水砂层附属结构基坑开挖过程中，桩后地表土体沉降累计变化值50.41 mm、周边建筑物沉降累计值6.08 mm，基坑内桩间无明显渗漏水，有效减小了富水砂层明挖基坑施工过程中的周边环境影响，给类似地层明挖施工提供了依据与参考。