临近轨道盾构施工项目的地下室设计与施工研究

胡绮琳

（广州轨道交通建设监理有限公司，广州 510000）

1 项目概况

某建筑工程地面3 层地下1 层结构，地上3 层，总高度为20.65 m，地下1 层层高为5.1 m，地下室的主要作为停车场和部分设备用房，其结构为框架结构体系，抗震等级为三级，地下底板面标高1.850 m，基础为筏板结构，抗浮水位为室外地坪以下0.5 m，为解决地下室局部抗浮不足的问题，采用抗拔桩进行处理。对预计施工区域土层结构进行分析可以发现，第一层为杂填土、第二层为黏土、第三层为粉质黏土、第四层为粉质黏土夹粉土、第五层为黏土。其中，第二层黏土层有着中等的压缩性，工程性质良好，地基土承载力特征值为200 kPa，因此，建筑结构基础位于第二层上，这种情况的出现使得建筑工程能够有着较好的工程状态。但需要注意的是，该建筑基础东侧存在地铁路线，并且该地铁路线的一侧轨道线穿过了地下室东南侧。同时，地铁左线孔顶标高为-0.666 m，右线孔顶标高为-5.694 m，盾构开挖孔道直径为6.2 m，轨道间距为13.000 m，净距为6.800 m，这一情况的出现大大提升了建筑工程施工的复杂度。在建筑工程地下室施工过程中，地下室结构平面、地铁轨道路线平面关系如图1 与图2 所示，一方面地铁轨道线路设计已经完成。并且该轨道线路盾构工作已经开展，但工程施工范围与该建筑工程地下室项目之间仍有一段距离，同时，建筑工程项目基坑围护工作与地下室开挖已经完成，施工人员正在准备底板施工[1]。

图1 地下室结构平面关系

图2 地铁轨道路线平面关系

2 方案设计

在当前的建筑工程施工过程中，为进一步提升土地资源的利用率，人们对建筑地下室工程施工设计的关注度不断提高。在实际施工过程中，为了保证地下室施工满足上层建筑对基础承载力的要求，并且尽量降低地下室渗漏、沉降等问题的出现概率。在工程施工前明确施工区域的实际情况，确定建筑工程的预期建设目标，设计有较高可行性的设计方案，以便为后续地下室工程施工活动的顺利开展提供有效助力。

2.1 设计要求

为保证地下室工程能够顺利实施，在进行方案设计时，首先，设计人员应保证地下室工程建设不会对轨道交通施工产生不利影响；其次，需保证建筑工程施工活动的顺利开展，并尽可能降低建筑工程施工的成本；再次，由地铁轨道在盾构掘进过程中，需要存在一定的土自重或建筑物附加压力，因此，在进行建筑地下室施工过程中，应保证方案基坑回填工作能够尽快完成，或者建筑工程的上部建筑建设能够尽快完成，以便为轨道交通施工建设提供一定的重量；最后，该工程方案在设计过程中应遵循《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国建筑法》《中华人民共和国环境保护法》《起重机械安全监察规定》《劳动防护用品配备标准》等相关法律制度以及当地相应的建筑行政法律法规的要求。

2.2 设计方案

为避免地铁轨道对建筑工程地下室项目施工产生不利的影响，相关工作人员在明确地铁轨道工程施工与建筑工程施工要求的基础上，对建筑工程施工现场进行了细致勘察，考虑到当前建筑工程的施工工艺、施工成本以及建筑工期，设计了两个方案。

2.2.1 方案一

在进行建筑工程地下室设计时，方案一的设计要点集中在以下4 个部分：第一，地下室在建设施工过程中，可以沿与地铁右轨孔道3 m 线与两轨道中间线，隔打一排灌注桩φ800 mm，然后通过设计转换地梁的方式，将位于会产生影响的区域的竖向构件抬起；第二，为进一步提升建筑地下室结构的整体性，可以将该转换区域底板厚度改为1 m；第三，取消两轨道之间中线以外的地下室部分，尽可能降低地下室施工对轨道施工所产生的影响；第四，尽可能加快该建筑工程地下室与上部建筑施工速度，在地铁轨道施工临进地下室之前，完成基坑回填施工，便于盾构施工的进行。

2.2.2 方案二

在进行地下室项目施工设计时，方案二的设计要点集中在以下6 部分：第一，在进行地下室施工时，尽量加快洗涤板后浇带东侧部分的混凝土浇筑施工；第二，在底板刚度满足工程要求后，尽快进行基坑回填施工；第三，及时拔除地下室施工过程中会与地铁轨道盾构施工产生冲突的维护桩，并及时进行水泥浆的灌注；第四，在灌注的水泥浆强度满足要求后，使盾构穿过基础底板下部；第五，重新开挖基坑内的土，并对东侧位置的基坑进行维护，重新进行放坡基坑施工；第六，进行建筑楼主体侧墙及顶板的施工。

3 方案选择

在地下室设计施工方案的选择过程中，相关工作人员应当在明确方案优缺点，在降低工程施工难度的基础上，尽量降低方案施工对地铁轨道盾构施工所产生的影响，以便更好地满足建筑工程地下室施工的工作要求。

3.1 方案的优缺点

3.1.1 方案一的特点

首先，若地下室东侧采用灌注桩进行施工，其余部分采用天然基础，那么地下室将会存在一定的沉降差，为保证地下室后续的使用安全，需要在施工前对沉降差的范围进行详细计算，考虑到该建筑整体层数相对较低，沉降差应处于可控范围内，同时，为尽可能避免沉降差的出现，在地下室施工过程中，可以将基础全部改为灌注桩结构，或者在灌注桩基础与天然基础之间，设置沉降后浇带。其次，在施工过程中，桩底标高为-11.100 m，小于地铁右侧孔道，这种情况的出现，会使得产生的地基土应力扰动会对后续盾构施工产生影响。最后，在该方案施工过程中部分桩基的范围已经超过建筑预期施工范围，这就使得建筑工程在基坑开挖以及桩基施工的过程中，会对周边的环境产生较大的影响，需要在施工前及时进行沟通协调。

3.1.2 方案二的特点

首先，为尽量降低地下室施工对地铁轨道左线盾构所产生的影响，需要废除左线靠近位置的地下室角部部分；其次，盾构施工完成后会导致地基沉降30~40 mm，为进一步提升地下室的刚度，则需要在靠近以及跨越轨道线的部分，为地下室东西向设置剪力墙，降低地下室在后期使用过程中出现变形的可能性；再次，地下室在施工过程中，应加强两相邻位置的顶板梁、板配筋；最后，在靠近地铁轨道线的基础底板位置的框架跨内应留设沉降后浇带，在地铁轨道盾构施工工作完成一段时间后，进行浇筑工作，并且需要在顶板内预留一定量的注浆孔，便于地下室在后期沉降时可以通过地基灌浆加固的方式，保证地下室的安全[2]。

3.2 方案的比较

对上述两种方案进行比较可以发现，方案一可以有效控制沉降问题，在实际施工过程中，对地铁轨道盾构施工所产生的影响更小，但由于其施工范围更大，因此，需要及时与周边环境进行更多的沟通协调。方案二，采用了灌注桩施工，并且在施工过程中，底板施工应在桩基施工完成后开展，这种情况的出现，使得方案二的施工工期更长，施工成本更高。对方案一与方案二的优缺点以及建筑工程与其施工区域的实际情况进行分析，由于建筑工程本身层数仅有4 层，并且施工区域的天然基础持力层状况较好，沉降量相对较小，因此，工程可以选择方案二进行施工处理。

4 施工管控重点

为尽可能延长建筑工程的使用寿命，相关工作人员在建筑工程地下室施工过程中，应加强以下几方面的管控。

1）在该地下室基坑回填过程中，为满足轨道盾构施工的需要，应依据轨道设计施工部门的要求，将回填的土壤进行压实。具体来说，在进行回填土夯实的过程中，相关工作人员可以采用分层夯实的方式，一般情况下，控制回填土壤的压实系数在0.90~0.98，在本次工程施工的过程中，回填土壤的压实系数主要由地铁轨道盾构施工的需要而决定。

2）在拔除围护桩并进行空洞灌浆处理过程中，应保证灌入的混凝土砂浆有着较高的密实度。具体来说，为进一步提高混凝土贯入砂浆的密实度，首先，尽可能保证原材料粉料的稳定性；其次，在满足混凝土灌浆要求的基础上，尽量提高水泥用量，采用二次或多次振捣的方式，去除灌入空洞中的空气；再次，保障孔洞的混凝土灌浆过程中不出现较长时间的间隔；最后，在混凝土灌浆结束后，为避免热胀冷缩导致混凝土与孔洞之间形成缝隙或者混凝土本身出现裂缝，相关工作人员应加强对灌注混凝土砂浆的养护工作。

3）当盾构施工在基础底板下进行时，应对土体进行加固，尽量降低地下室地基工程的沉降，在施工过程中，地下室施工人员应及时与轨道盾构施工单位进行交流沟通，由轨道施工单位对其进行重点控制。

4）在施工过程中，地基施工人员应加强对基础底板沉降情况的关注度，若发现底板存在沉降量过大的情况，则需要及时对地基土进行灌浆加固。

5 结语

总而言之，在开展临近轨道盾构施工项目地下室设计与施工工作时，为保证施工项目的顺利进行，不仅需要在完成实地考察工作后，明确轨道交通周边项目施工是否会存在沉降问题，还需要依据地下室施工工作的需要设计多个备用方案，并且对方案的可行性、成本等因素进行分析，从中选择最为合适的施工设计方案，以便为后续工程的顺利开展提供有效的支持。