林恭新

(上海申通地鐵集團(tuán)有限公司，上海 201108)

1 工程概況

區(qū)間隧道位于規(guī)劃的松江新城中部，滬杭高速公路以北的嘉松南路東側(cè)綠化帶下，嘉松南路路面寬25 m～40 m，兩側(cè)現(xiàn)已設(shè)有10 m以上綠化帶，沿線地塊目前尚未開(kāi)發(fā)建設(shè)，建筑物稀少。嘉松南路規(guī)劃紅線寬50 m，道路兩側(cè)綠化隔離帶50 m，區(qū)間隧道基坑距離道路的距離為30 m左右。

2 地質(zhì)概況

工程場(chǎng)地范圍內(nèi)，上、中部地層土質(zhì)較軟，地層沉積尚屬正常，連續(xù)性較好;中部地層除個(gè)別路段地層沉積尚屬正常外，受古河道切割較多且深度較大，大多屬非正常沉積，交錯(cuò)分布，常沉積土層;下部地層土質(zhì)較好，地層沉積尚屬正常，連續(xù)性較好。土層自上而下分別為:①-1素填土，層厚1．2m;②-1褐黃～青灰色粘土，層厚1．3 m;③-1灰色粘土，層厚6．6 m;④-1灰色粘土，層厚5．3 m;⑤-11灰色粘土，層厚10．7 m;⑥-1暗綠色粉質(zhì)粘土，層厚1 m;⑦-1草黃色粉砂夾砂質(zhì)粉土。區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)底板位于④-1土層。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況

1)在區(qū)間隧道DK0+483～DK0+541區(qū)域，原設(shè)計(jì)采用雙排φ700 SMW水泥土攪拌樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，攪拌樁內(nèi)插500×300 H型鋼。自然地面標(biāo)高+3．60，攪拌樁樁底標(biāo)高 -17．2，內(nèi)插 H型鋼底標(biāo)高-16．2，基坑深9．3 m，沿基坑深度方向設(shè)三道鋼支撐，基坑底采用抽條注漿加固。2)在DK0+490～DK0+530段基坑發(fā)生險(xiǎn)情并導(dǎo)致塌陷，基坑西側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上口向外傾斜0．7 m，冠梁下沉1．2 m，施工便道下沉2 m，坑底隆起2 m，第一道支撐脫落，第三道支撐部分撓曲，基坑?xùn)|側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本維持原樣。從最新的監(jiān)測(cè)報(bào)告分析，東側(cè)圍護(hù)的墻身最大變形量為8．6 cm。3)在事故發(fā)生時(shí)，基坑已開(kāi)挖到DK0+560位置，DK0+483～DK0+507段底板鋼筋已基本綁扎完畢，DK0+507～DK0+533段墊層已澆筑完，DK0+533～DK0+560段已進(jìn)行開(kāi)挖，支撐已施工。在DK0+507處圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)有一根φ1 200的雨水管，事故發(fā)生時(shí)有大量的水從塌陷點(diǎn)涌出，現(xiàn)已從場(chǎng)外雨水管窨井內(nèi)封堵。4)在事故發(fā)生后，基坑用砂和土已回填，塌陷的施工便道已恢復(fù)原樣。5)根據(jù)最新測(cè)量，在基坑西側(cè)，從破壞的圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊到高壓電桿的最小距離為16．3 m，到施工便道的距離為7 m，離工地圍欄的距離為19 m，到嘉松南路的下水道距離為31 m，施工便道的寬度為5 m。在基坑?xùn)|側(cè)有30 m左右的開(kāi)闊地。6)基坑西側(cè)受影響的圍護(hù)結(jié)構(gòu)為46延長(zhǎng)米，DK0+495～DK0+543，在基坑修復(fù)時(shí)確定的長(zhǎng)度為60 m，即DK0+483～DK0+543。確定修復(fù)范圍的依據(jù)如下:a．在里程DK0+483位置南側(cè)，主體結(jié)構(gòu)的底板已施工完畢，在基坑塌陷時(shí)未受到影響。b．在里程DK0+541位置，在基坑塌陷時(shí)開(kāi)挖5 m深，經(jīng)測(cè)量SMW圍護(hù)結(jié)構(gòu)的H型鋼基本未沉降，鎖口梁略有裂縫。在基坑塌陷后，測(cè)斜管遭破壞，從現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的情況分析，里程DK0+543位置上口的鎖口梁完好，型鋼基本沒(méi)有傾斜，鎖口梁未沉降，二道支撐未變形，最主要的數(shù)據(jù)是根據(jù)已暴露的5 m深度的型鋼，測(cè)量出型鋼的斜率，以此推算型鋼在坑底垂直度，同時(shí)將圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)邊線定出再疊加垂直度的偏差值，推算出在坑底圍護(hù)結(jié)構(gòu)沒(méi)有侵線(在原圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)圍護(hù)與結(jié)構(gòu)之間有40 cm的空隙)。

4 修復(fù)方案制定原則

1)修復(fù)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)必須在工地圍欄內(nèi)進(jìn)行，不得超出現(xiàn)有的工地施工圍欄。2)必須對(duì)基坑西側(cè)的周邊環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，特別是離基坑較近的高壓電線的安全。3)必須盡可能地利用東側(cè)沒(méi)有破壞的原有圍護(hù)結(jié)構(gòu)。4)必須確?；拥陌踩?)必須考慮施工的難度和可操作性。6)基坑重新開(kāi)挖必須在DK0+483以南及DK0+543以北的結(jié)構(gòu)完成后方可施工。7)必須考慮到基坑修復(fù)的工程造價(jià)。

5 基坑修復(fù)前的準(zhǔn)備工作

1)為保證塌陷區(qū)域的集中施工，在塌陷區(qū)域的兩側(cè)先將主體結(jié)構(gòu)施工完成，然后再進(jìn)行塌陷區(qū)域的施工。在DK0+483南側(cè)結(jié)構(gòu)已施工完畢，在DK0+543位置設(shè)置封堵墻，使之北側(cè)的結(jié)構(gòu)完成，最后集中進(jìn)行DK0+483～DK0+543位置的基坑修復(fù)及結(jié)構(gòu)施工。2)在塌陷區(qū)南北兩側(cè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工的同時(shí)，對(duì)塌陷區(qū)原有圍護(hù)結(jié)構(gòu)型鋼拔除，能拔多少就多少，對(duì)于拔不出的型鋼，則在土方開(kāi)挖過(guò)程中予以割除，不能再拔，以防地基擾動(dòng)。

6 基坑修復(fù)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算

1)基坑采用重力壩結(jié)合放坡的形式作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

2)施作新的圍護(hù)結(jié)構(gòu)前應(yīng)將已恢復(fù)的施工便道予以鑿除，同時(shí)將便道內(nèi)回填的黃砂以及塌陷在地面以下的原有20 cm厚的便道混凝土塊予以清除，將障礙物清除后用土分層回填密實(shí)，回填的標(biāo)高 +3．60。

3)在基坑開(kāi)挖前必須會(huì)同有關(guān)單位采取有效措施對(duì)基坑西側(cè)高壓電線桿進(jìn)行保護(hù)，保證基坑變形較大或出現(xiàn)滑坡時(shí)電線桿不會(huì)傾覆。

圖1 基坑西側(cè)重力式水泥土攪拌樁墻計(jì)算圖

4)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。a．在基坑西側(cè)已破壞的圍護(hù)結(jié)構(gòu)外0．5 m處開(kāi)始向外施作14排φ700水泥土攪拌樁，攪拌樁咬合200，形成7．5 m寬的重力式水泥土擋墻，攪拌樁底標(biāo)高為-21．4。攪拌樁采用32．5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥摻量:14%，水灰比1．5，要求28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1．2 MPa。b．在基坑底采用高壓旋噴樁對(duì)地基進(jìn)行滿(mǎn)堂加固，加固深度為3 m，加固后土體28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為qu≥1．2 MPa。c．在進(jìn)行基坑內(nèi)挖土?xí)r，基坑?xùn)|、西兩側(cè)同步進(jìn)行放坡卸載的工作。基坑西側(cè)以1∶2的坡度放坡，放坡開(kāi)挖深度6 m，坡角距離已破壞的圍護(hù)結(jié)構(gòu)3 m;基坑?xùn)|側(cè)以1∶2的坡度放坡，放坡開(kāi)挖深度6 m，采用2級(jí)放坡，平臺(tái)寬2 m，角距離原有圍護(hù)樁10 m。d．在基坑西側(cè)坡頂邊施作一排12 m深的輕型攪拌樁隔水帷幕。e．在放坡開(kāi)挖部分的兩端采用1∶2的坡度放坡，采用2級(jí)放坡，平臺(tái)寬2 m。f．基坑邊坡采用鋼絲網(wǎng)水泥噴漿護(hù)坡。g．基坑開(kāi)挖前20 d采用井點(diǎn)降水方法降低地下水位，水位應(yīng)降到基坑底以下1．0 m。在基坑西側(cè)的坡面上設(shè)置一套輕型井點(diǎn)降水，井點(diǎn)管的長(zhǎng)度為7 m，降低重力壩外側(cè)的地下水位，以增加放坡位置的坡面穩(wěn)定性。在基坑?xùn)|側(cè)坡頂和二級(jí)放坡的平臺(tái)上設(shè)置一套輕型井點(diǎn)，井點(diǎn)管的長(zhǎng)度為7 m，降低坡體水位，增強(qiáng)放坡位置的坡面穩(wěn)定。在基坑的東側(cè)離原有圍護(hù)結(jié)構(gòu)5 m的地方也設(shè)置一套輕型井點(diǎn)降水，井點(diǎn)管的長(zhǎng)度為7 m，降低東側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)的地下水位，使土體固結(jié)，防止因基坑的變形而產(chǎn)生的圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水現(xiàn)象。h．基坑土方開(kāi)挖應(yīng)符合分層、分段、平衡、適時(shí)的原則，基坑土方分層開(kāi)挖厚度不能大于2．5 m。i．為了基坑開(kāi)挖的安全，保護(hù)周?chē)ㄖ锛靶畔⒒┕さ男枰瑧?yīng)對(duì)該基坑工程做如下現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試:圍護(hù)墻的水平位移和垂直沉降;周?chē)ㄖ?、?gòu)筑物及周?chē)叵鹿芫€的垂直沉降、水平位移等;基坑外地表基坑內(nèi)外地下水位;邊坡土體的位移。

5)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算。a．基坑沿區(qū)間隧道縱向取1 m條帶按平面問(wèn)題考慮，地層對(duì)墻體的約束作用采用一系列考慮基坑開(kāi)挖過(guò)程中土層、圍護(hù)樁二者的“時(shí)空效應(yīng)”的等效彈簧進(jìn)行模擬。根據(jù)結(jié)構(gòu)受力過(guò)程中墻體位移與地層間的相互關(guān)系，可分別按主動(dòng)土壓力、靜止土壓力或被動(dòng)土壓力計(jì)算。b．基坑西側(cè)重力式水泥土攪拌樁墻的計(jì)算見(jiàn)圖1?？构苡框?yàn)算見(jiàn)圖2。按砂土，安全系數(shù)K=2．523;按粘土，安全系數(shù) K=3．27。c．基坑?xùn)|側(cè) SMW水泥土攪拌樁的計(jì)算見(jiàn)圖3?？构苡框?yàn)算見(jiàn)圖4。按砂土，安全系數(shù) K=1．673;按粘土，安全系數(shù) K=2．414。

圖2 基坑西側(cè)重力式水泥土攪拌樁墻抗管涌驗(yàn)算圖

圖3 基坑?xùn)|側(cè)SMW水泥土攪拌樁計(jì)算圖

圖4 基坑?xùn)|側(cè)SMW水泥土攪拌樁抗管涌驗(yàn)算圖

6)方案評(píng)價(jià)。a．對(duì)東側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)影響小。b．大開(kāi)挖卸載可有效控制基底隆起。c．施工方便，減少了支撐施工，型鋼拔除等環(huán)節(jié)。d．圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形相對(duì)較大。e．施工的作業(yè)面廣，影響范圍大。f．施工工期短。

7 關(guān)于基坑周邊環(huán)境的保護(hù)

1)基坑西側(cè)有高壓電線桿，必須采取有效的措施對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，保證基坑變形較大或邊坡失穩(wěn)時(shí)高壓電線桿不受到影響。2)做好施工監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)邊坡失穩(wěn)先兆立即停止施工，并采取有效措施，提高邊坡的穩(wěn)定性。

8 基坑修復(fù)施工情況及經(jīng)驗(yàn)

1)基坑修復(fù)工程的施工很順利，施工過(guò)程中基坑邊坡穩(wěn)定，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形很小。2)基坑修復(fù)工程施工過(guò)程中，周邊地面沉降很小，基坑西側(cè)高壓電線桿始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，有微小的傾斜。3)本基坑修復(fù)工程的順利實(shí)施為基坑工程塌陷后的修復(fù)設(shè)計(jì)和施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，可為類(lèi)似工程提供借鑒。

9 結(jié)語(yǔ)

基坑工程周邊的各種水源、水體是基坑施工的重大風(fēng)險(xiǎn)，在基坑施工前必須認(rèn)真核查、疏理并進(jìn)行合理、可靠的處理。長(zhǎng)條形基坑應(yīng)分段開(kāi)挖、施工，減小施工風(fēng)險(xiǎn)?；庸こ绦迯?fù)應(yīng)考慮盡量利用既有圍護(hù)結(jié)構(gòu)，節(jié)省工程投資。基坑失穩(wěn)在排除險(xiǎn)情，確保周邊構(gòu)筑物的安全，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，調(diào)整施工工藝，抓緊施工確保整項(xiàng)工程順利完成，為上海地鐵類(lèi)似情況積累了設(shè)計(jì)施工的經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期的目的。

［1］劉建航，侯學(xué)淵．基坑工程手冊(cè)［M］．北京:中國(guó)建筑工程出版社，1997．

［2］夏明耀，曾進(jìn)倫．地下工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)［M］．北京:建筑工業(yè)出版社，1992．

［3］石禮安．地鐵1號(hào)線工程［M］．上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社，1995．

［4］上海地鐵基坑施工規(guī)程［S］．