謝 軍，徐長勝

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司 南京 210019）

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國越來越多的城市實(shí)現(xiàn)軌道交通線通車運(yùn)營，軌道交通建設(shè)在全國范圍內(nèi)鋪開。隨著地鐵建設(shè)的增多，車站建設(shè)期間也涌現(xiàn)出各種各樣的基坑工程問題，如：地下連續(xù)墻成槽時塌槽，鉆孔樁成孔時塌孔，地下連續(xù)墻下鋼筋籠時卡槽，鉆孔樁下鋼筋籠時卡籠，立柱樁吊裝期間鋼筋籠從格構(gòu)柱焊接點(diǎn)脫落等圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工侵界問題。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)侵界也有各種形式的體現(xiàn)，如：圍護(hù)結(jié)構(gòu)在回填區(qū)或粉土粉砂層成槽、成孔時由于塌槽、塌孔引起的圍護(hù)結(jié)構(gòu)鼓包；成槽、成孔過程中由于垂直度誤差或機(jī)械、機(jī)具傾斜出現(xiàn)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)豎向傾斜、水平向傾斜；圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中由于施工工藝因素，未考慮將圍護(hù)結(jié)構(gòu)適當(dāng)外放而引起的圍護(hù)結(jié)構(gòu)侵界等問題。出現(xiàn)此類問題時應(yīng)具體問題具體分析，如何根據(jù)現(xiàn)場場地條件、施工工藝、基坑安全、微承壓水及承壓水安全等各種因素綜合考慮，合理選擇處理方案，既保證基坑安全，又保證方案可行，最終確保車站基坑安全、車站順利實(shí)施，考驗(yàn)著建設(shè)者們的智慧。

1 車站工程概況

1.1 車站基坑概況

某地鐵車站（見圖1）為地下兩層島式站臺車站，站臺寬11.0 m。車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬19.7 m、深18.8 m，主體結(jié)構(gòu)為地下兩層單柱雙跨箱形框架結(jié)構(gòu)。車站垂直下穿南北走向既有河道，河道寬約20.0 m、深約4.2 m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm厚地下連續(xù)墻+1道混凝土支撐及4道φ609/φ800的鋼支撐［1］支護(hù)型式，地墻插入比為1∶0.95。

圖1 某地鐵車站現(xiàn)場施工場地布置Fig.1 Construction Site Layout of Subway Station

施工期間東西向交通臨時導(dǎo)改至施工圍擋南北兩側(cè)，在跨河段通過架設(shè)2座臨時鋼便橋供交通通行；南北向交通沿施工圍擋東西兩側(cè)繞行。

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)詳勘報(bào)告，場地內(nèi)地層屬第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)太湖沖湖及瀉湖相沉積層，據(jù)巖土的時代、成因、巖性特征、工程性質(zhì)，自上而下主要為：①-1雜填土層：松散，土質(zhì)不均，層厚1.0～4.3 m；②-1雜填土層：軟塑～可塑，層厚0.4～3.1 m；②-y淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層：流塑，層厚1.0～16.8 m；②-3粉質(zhì)黏土，可塑，層厚1.2～4.1 m；③-1黏土，可塑～硬塑，層厚1.9～5.8 m；③-3粉土夾粉砂，稍密～中密，層厚0.7～4.0 m；④-2a粉砂夾粉土層：稍密～中密，層厚1.4～8.3 m；④-2粉砂夾粉土層：中密～密實(shí)，層厚2.1～7.0 m；⑤-1粉質(zhì)黏土層：軟～流塑為主，層厚4.5～10.1 m；⑦-1粉質(zhì)黏土層：軟塑為主，層厚6.3～10.5 m；⑦-2a粉砂與粉質(zhì)黏土互層：中密狀粉砂與軟塑為主的粉質(zhì)黏土互層狀分布，層厚10.8～21.7 m。

該站土體物理性質(zhì)如表1所示。

表1 該站土體物理性質(zhì)Tab.1 Physical Properties of Soil in the Station

1.3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水埋藏條件，車站地下水主要為潛水、微承壓水及承壓水3類。

⑴潛水：擬建場地潛水主要埋藏于1層填土及2層粉質(zhì)黏土中，穩(wěn)定水位標(biāo)高為1.10～2.12 m，埋深0.8～2.0 m，標(biāo)高均為1985國家基準(zhǔn)高程。

⑵微承壓水：場地內(nèi)的微承壓水主要埋藏于③-3、④-2a、④-2層粉土粉砂中，穩(wěn)定水位標(biāo)高為-0.25～0.36 m，埋深2.81～3.42 m。

⑶承壓水：場地內(nèi)的承壓水主要埋藏于⑦-2a粉砂與粉質(zhì)黏土互層中，其隔水層頂板為⑦-1粉質(zhì)黏土層，隔水層底板為⑦-3粉質(zhì)黏土層。勘察期間，承壓水穩(wěn)定水位為-1.95～-1.65 m，埋深3.61～3.91 m。車站地質(zhì)及水文情況如圖2所示，微承壓水及承壓水層為洋紅色填充區(qū)域。

圖2 車站基坑地質(zhì)縱斷面Fig.2 Geological Longitudinal Section of Station Foundation Pit

1.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)侵界概況

車站基坑北側(cè)8.0 m、南側(cè)41.6 m所圍河道區(qū)域采用黏土回填，回填區(qū)域南北兩側(cè)架設(shè)鋼便橋進(jìn)行交通疏解（見圖1），河道圍堰區(qū)范圍地墻兩側(cè)采用φ850@600 mm三軸攪拌樁進(jìn)行槽壁加固，加固深度為河底以下1.0 m，但由于此處位于回填區(qū)，在地墻成槽時，引起地墻侵界［2］。

侵界地墻為NQ68墻幅，為車站最后實(shí)施的一幅地墻，位于河道北側(cè)回填區(qū)（見圖3），墻幅寬度5 m?；娱_挖至地面以下4 m時，發(fā)現(xiàn)地墻有明顯侵界；開挖至地面以下11 m（中板附近）粉土粉砂微承壓水層位置時，NQ68墻幅侵界257 mm，此時NQ68與NQ69墻幅接縫處出現(xiàn)涌水涌砂險(xiǎn)情，現(xiàn)場第一時間通過在坑內(nèi)堆載，坑外在地墻接縫處注漿等措施，化解此次險(xiǎn)情；而后繼續(xù)開挖至地面以下13 m時，墻幅侵界324 mm，NQ68墻幅侵界隨基坑深度增加呈明顯遞增趨勢。

圖3 NQ68墻幅侵界現(xiàn)場Fig.3 Scene of NQ68 Wall Invasion

現(xiàn)場將該幅地墻橫向分3列、豎向每間隔1 m設(shè)置放樣測量點(diǎn)，對NQ68墻幅各放樣點(diǎn)侵界尺寸進(jìn)行測量，并參照上部的測得的侵界尺寸對下部的地墻侵界尺寸及范圍進(jìn)行預(yù)估（見圖4）。根據(jù)數(shù)據(jù)估算值看出，NQ68墻幅與NQ69墻幅有逐漸劈開的趨勢（見圖3、圖4），開挖至基坑底時地墻侵界尺寸將達(dá)到707 mm（見圖4），且此處仍位于粉土粉砂微承壓水層，涌水涌砂風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)增加，現(xiàn)場緊急在坑內(nèi)采用沙袋堆載等措施，并暫?；娱_挖以確?；影踩?。

圖4 NQ68墻幅侵界實(shí)測及趨勢分析預(yù)測Fig.4 Actual Measurement and Trend Analysis Prediction of NQ68 Wall Invasion Boundary

2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)擬采取補(bǔ)強(qiáng)方案分析

該站NQ68墻幅位于河道北側(cè)圍堰區(qū)，圍堰區(qū)邊界距原基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)有6～8 m的距離，場地較為局促（見圖1）?；娱_挖深度范圍內(nèi)主要為②-y淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層及③-3、④-2a、④-2粉土粉砂層。粉土粉砂層層厚7.8～11.7 m，主要位于中板至坑底以下5.2 m深度范圍內(nèi)（見圖2），車站粉土粉砂層為微承壓水層，具有承壓性。

為保證車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)及主體結(jié)構(gòu)安全，且不影響車站限界，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力、補(bǔ)強(qiáng)后受力及主體結(jié)構(gòu)削弱受力等進(jìn)行核算分析后，決定具體問題具體分析。對侵界值t≤70 mm的，采取鑿除地墻鋼筋保護(hù)層［3］的方案；對侵界值70 mm＜t≤120 mm的，采取鑿除地墻鋼筋保護(hù)層、結(jié)構(gòu)側(cè)墻削弱（t-70）mm并加強(qiáng)配筋的方案［4］；對侵界值t＞120 mm的，采取削弱結(jié)構(gòu)側(cè)墻50 mm、加強(qiáng)配筋，并鑿除（t-50）mm地墻厚度的方案。該站地墻侵界范圍及侵界厚度較大，根據(jù)預(yù)估侵界最大寬度約4.1 m、最大厚度達(dá)707 mm，需對侵界厚度大于120 mm的地墻進(jìn)行鑿除，鑿除部分涉及地墻受力主筋，致使地墻無法滿足受力要求，因此，現(xiàn)場須對地墻墻后采取原位補(bǔ)強(qiáng)措施。

由于NQ68墻幅位于河道回填區(qū)，場地局促。TRD工法樁及三軸攪拌樁機(jī)械尺寸較大（約10 m寬、14 m長），不滿足施工要求；地下連續(xù)墻成槽機(jī)需要約6 m寬的施工空間，但鋼筋籠吊裝設(shè)備需要10～12 m寬的施工空間，場地也不滿足要求。因此排除TRD工法樁內(nèi)插型鋼、SMW工法樁、鉆孔樁及三軸攪拌樁、地下連續(xù)墻等4種支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)方案。

以下就鉆孔灌注樁及MJS旋噴樁、鉆孔灌注樁及高壓旋噴樁、鉆孔咬合樁及旋噴樁3種支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)方案進(jìn)行綜合比選。

2.1 方案1：鉆孔灌注樁及MJS旋噴樁支護(hù)

擬在NQ68墻幅后采用φ1 000 mm的鉆孔灌注樁及φ2 400 mm的MJS旋噴樁止水帷幕支護(hù)（見圖5）。鉆孔樁與原地墻之間及鉆孔樁樁間分別設(shè)置1排MJS旋噴樁，并在接頭處設(shè)置2根MJS旋噴樁封堵止水，MJS旋噴樁擺噴角度分別為120°、360°，樁底進(jìn)入⑤-1粉質(zhì)黏土層1.5 m（坑底以下7.0 m），隔斷粉土粉砂微承壓水層，鉆孔樁樁長與MJS旋噴樁一致。

圖5 鉆孔灌注樁及MJS旋噴樁支護(hù)Fig.5 Bored Pile and MJS Rotary Shotcrete Pile Support

2.2 方案2：鉆孔灌注樁及高壓旋噴樁支護(hù)

擬在NQ68墻幅后采用φ1 000 mm的鉆孔灌注樁及φ800@500 mm的高壓旋噴樁止水帷幕支護(hù)（見圖6）。鉆孔樁與原地墻之間采用1排高壓旋噴樁止水，鉆孔樁樁間采用2排高壓旋噴樁樁間止水，鉆孔樁與旋噴樁止水帷幕深度同方案1。

圖6 鉆孔灌注樁及高壓旋噴樁支護(hù)Fig.6 Bored Pile and High-pressure Rotary-jet Grouting Pile Support

2.3 方案3：鉆孔咬合樁及高壓旋噴樁支護(hù)

擬在NQ68墻幅后采用φ1 000@800 mm的鉆孔咬合樁及高壓旋噴樁支護(hù)（見圖7）。咬合樁與原地墻之間采用1排高壓旋噴樁止水，左右端接頭處分別采用4根、3根φ800@500 mm高壓旋噴樁封堵止水，咬合樁與旋噴樁止水帷幕深度同方案1。

圖7 鉆孔咬合樁及高壓旋噴樁支護(hù)Fig.7 Drilling Occluded Pile and High-pressure Rotary Jet Grouting Pile Support

3 3種補(bǔ)強(qiáng)方案綜合比選

3.1 方案1優(yōu)缺點(diǎn)

MJS工法（Metro Jet System）是一種利用可多方位施工的高壓噴射注漿設(shè)備和具有強(qiáng)制排漿、可調(diào)控地內(nèi)壓力功能的鉆具，通過噴射流切割土體并與土體攪拌形成水泥土加固體的地基處理方法。該工法是日本在總結(jié)各種噴射注漿施工工藝基礎(chǔ)上研發(fā)的可適用于不同地層的新技術(shù)，該工藝于1998年引入中國［5］。該樁具有噴射壓力大、直徑大、成樁深度大、施工精度高［6］、施工空間小、樁體強(qiáng)度高、環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。

方案1擬采用鉆孔灌注樁及MJS旋噴樁止水帷幕支護(hù)，鉆孔樁支護(hù)剛度大、受力性能好，鉆孔及鋼筋籠吊裝所需施工空間小；鉆孔樁與原地墻之間采用大直徑MJS旋噴樁可充分填充密實(shí)［7］，不會形成薄弱夾層，可保證基坑在開挖及回筑階段，支撐及結(jié)構(gòu)板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間傳力充分，且MJS旋噴樁施工所需場地小、樁長大，樁間咬合500 mm，在粉土粉砂層中成樁質(zhì)量有保證，止水效果好［8］，并可減少施工過程中引起的結(jié)構(gòu)沉降［9］，工程可實(shí)施性強(qiáng)。

3.2 方案2優(yōu)缺點(diǎn)

鉆孔灌注樁是一種通過機(jī)械鉆孔在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁，施工噪聲和震動小，施工工藝簡單、技術(shù)成熟，作為支護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠，被廣泛應(yīng)用于各種復(fù)雜地層。

方案2擬采用鉆孔灌注樁及高壓旋噴樁支護(hù)，鉆孔樁與原地墻之間采用高壓旋噴樁填充，由于地墻發(fā)生傾斜，高壓旋噴樁旋噴半徑小，不能貼近地墻設(shè)置，所以鉆孔樁與原地墻間易形成薄弱夾層，無法保證支撐及結(jié)構(gòu)板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間傳力充分；高壓旋噴樁插入坑底以下7 m，樁長達(dá)到26 m左右，但高壓旋噴樁受施工地質(zhì)及施工水平影響較大，作為止水帷幕時尤其如此［10］，在深度大于20 m的粉土粉砂層中成樁質(zhì)量不易保證，難以起到隔斷微承壓水的作用，止水效果一般。

3.3 方案3優(yōu)缺點(diǎn)

鉆孔咬合樁是指平面布置的排樁間相鄰樁相互咬合（樁圓周相嵌）而形成的鋼筋混凝土“樁墻”，由我國知名專家王振信教授在國外考察時引進(jìn)到深圳地鐵工程中，而后經(jīng)過大量工程實(shí)踐現(xiàn)已十分成熟，在地鐵、道路下穿線、高層建筑物等城市構(gòu)筑物的深基坑工程中已廣泛應(yīng)用。高壓旋噴樁是以高壓旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續(xù)搭接的水泥加固體，具有施工占地少、振動小、噪音低等優(yōu)點(diǎn)。

方案3擬采用鉆孔咬合樁及高壓旋噴樁支護(hù)，咬合樁與原地墻之間采用高壓旋噴樁填充，由于地墻發(fā)生傾斜，高壓旋噴樁旋噴半徑小，不能貼近地墻設(shè)置，所以咬合樁與原地墻間易形成薄弱夾層，無法保證支撐及結(jié)構(gòu)板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間傳力充分；咬合樁與高壓旋噴樁插入坑底以下7 m，樁長達(dá)到26 m左右，但咬合樁與高壓旋噴樁在深度大于20 m的粉土粉砂層中成樁質(zhì)量不易保證，難以起到隔斷微承壓水的作用，止水效果一般。

4 結(jié)論

通過對車站NQ68墻幅侵界的幾種圍護(hù)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)方案進(jìn)行綜合對比分析，鉆孔灌注樁支護(hù)剛度大、受力性能好，所需施工空間小；鉆孔樁與原地墻間采用大直徑MJS旋噴樁充分填充密實(shí)，可保證支撐及結(jié)構(gòu)板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間傳力充分，且MJS旋噴樁施工所需場地小、樁長大，樁間咬合充分，在粉土粉砂層中成樁質(zhì)量有保證，止水效果好，工程可實(shí)施性強(qiáng)。因此，最終選擇鉆孔灌注樁及MJS旋噴樁支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)方案。

方案實(shí)施期間需結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，先將NQ68墻幅東西兩側(cè)的主體結(jié)構(gòu)澆筑完成且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再將此NQ68墻幅分塊邊破除邊澆筑主體結(jié)構(gòu)，施工過程中加強(qiáng)基坑變形及坑外水位變化監(jiān)測，并及時架設(shè)換撐確保地墻破除及主體結(jié)構(gòu)澆筑期間基坑絕對安全。