張偉

（中鐵十六局集團有限公司北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 101100）

0 前言

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，復(fù)雜深基坑施工越來越多。高波等[1]以深厚軟土場地上地鐵車站深基坑開挖對鄰近兩排房屋的影響為研究對象，探討了隔離樁和錨桿靜壓樁組合加固措施對房屋的保護作用。施有志等[2]以廈門市某車站深基坑工程為例，計算基坑開挖引起鄰近建筑物的變形值。石勇[3]通過基坑支護排樁優(yōu)化、采用隔離樁、優(yōu)化棧橋設(shè)置等措施，結(jié)合對鄰近淺基礎(chǔ)建筑物的重點檢測，提出了一套協(xié)同策劃及過程控制方案。徐建寧[4]研究了條形基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)的多層框架建筑物在與基坑不同距離條件下，其總沉降量、差異沉降量及角變量的變化規(guī)律。趙勇等[5]針對佛山市軌道交通的超大規(guī)模車站，詳細介紹了地鐵車站深基坑施工的基坑支護、土方開挖和降水等關(guān)鍵技術(shù)。劉本棟[6]對基坑開挖過程中支護結(jié)構(gòu)的水平位移、建筑不均勻沉降及管廊豎向位移進行了研究。

綜上所述，國內(nèi)外在深基坑變形控制、鄰近深基坑建筑物沉降控制、建筑物加固等方面進行了一定的研究，但在地下水位較高、軟硬不均地層中深基坑變形控制、復(fù)雜地層鄰近超深基坑淺基礎(chǔ)建筑物保護等方面的研究較少。本文以杭州機場軌道快線SGJC-1標(biāo)苕溪站為例，總結(jié)分析車站深基坑變形控制、深基坑周邊建筑物變形控制、基坑施工全過程管線變形控制等關(guān)鍵施工技術(shù)，為同類工程提供一定參考。

1 工程特點

1.1 工程概況

苕溪站位于魯凌線與龍大線交叉口西北側(cè)地塊內(nèi)，車站沿魯凌線南北向設(shè)置，車站平面布置圖如圖1所示。車站總長約513m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為21.7m，頂板覆土約3.02m，車站埋深19.2～16.42m，底板位于③5砂質(zhì)粉土、⑥1淤泥質(zhì)黏土層。標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約16.42～19.7m，設(shè)置1道砼支撐和4道鋼支撐。小里程端端頭井基坑深度為18.797m，局部深度為19.697m，設(shè)置2道砼支撐和4道鋼支撐。大里程端端頭井基坑深度為17.772m，端頭井基坑設(shè)置1道砼支撐和4道鋼支撐。

圖1 苕溪站平面示意圖

1.2 地質(zhì)水文條件

根據(jù)巖土工程勘察報告，擬建場地自上而下土層分布為①填土層、②2粉質(zhì)黏土、②3黏質(zhì)粉土、③3砂質(zhì)粉土、③5砂質(zhì)粉土、③9含礫中砂、⑥1淤泥質(zhì)黏土、⑥2粉質(zhì)黏土、⑦2粉質(zhì)黏土、⑧2粉質(zhì)黏土、?2含礫中砂、?4圓礫、?2中砂、?4圓礫等。

根據(jù)地下水的含水介質(zhì)、賦存條件、水理性質(zhì)和水力特征，場地地下水可劃分為孔隙潛水和基巖裂隙水兩類。孔隙潛水主要賦存于淺（中）部①填土層、②2層粉質(zhì)黏土、②3層及③粉砂性土層中；基巖裂隙水主要分布于隱伏的風(fēng)化基巖內(nèi)。

2 復(fù)雜地層鄰近淺基礎(chǔ)建筑物地鐵車站深基坑施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 車站深基坑變形控制

苕溪站為地下兩層島式車站，車站主體長513m，寬21.7～36.6m，車站覆土3.5m，底板埋深約17.5m，屬于超大深基坑。車站施工范圍內(nèi)地下水類型主要是孔隙潛水和孔隙承壓水，地下水埋深較淺（1～2m），車站在軟硬不均的黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、淤泥質(zhì)黏土層開挖，基坑變形較大，施工中易發(fā)生坍塌、變形、失穩(wěn)等現(xiàn)象。

基坑施工期間，采取如下措施：

1）深基坑施工前，基于二維彈塑性數(shù)值模擬方法，模擬非線性變形下基坑體系的坑周地層應(yīng)力場和位移場，分析基坑施工全過程圍護結(jié)構(gòu)的變形。

2）從泥漿指標(biāo)、成槽垂直度、水下混凝土質(zhì)量、泥皮刷壁質(zhì)量等關(guān)鍵工序控制地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，確?；邮┕と^程圍護結(jié)構(gòu)變形可控。

3）基坑開挖范圍及基底以下主要為淤泥質(zhì)黏土、砂質(zhì)粉土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土層具有高壓縮性、低承載力的特點，采取基底裙邊和抽條加固方案，控制圍護結(jié)構(gòu)變形，確?；臃€(wěn)定性。

4）基于時空效應(yīng)原理，為控制基坑變形，施工時應(yīng)合理確定施工分段長度和放坡坡度，及時架設(shè)內(nèi)支撐和施加預(yù)應(yīng)力，嚴格控制軸力，并快速封閉基坑底板，進而按階梯狀控制施工主體結(jié)構(gòu)，確?；蛹爸苓叚h(huán)境安全。

5）基坑降水嚴格按設(shè)計及降水試驗進行，地下水處理以封堵、降排為主，施工結(jié)構(gòu)前對基坑內(nèi)側(cè)滲水點進行封堵?；觾?nèi)外采用疏干井降水，抽排承壓水，基坑周邊設(shè)置排水溝和集水井，管井降水每次降深控制在開挖基面以下1～2m。為滿足車站施工階段的抗浮要求，防止基底隆起，降水井在頂板覆土回填后進行封堵。

6）主體施工中適時拆除鋼支撐、適時換撐，保證受力轉(zhuǎn)換穩(wěn)定。

2.2 深基坑周邊建筑物變形控制

車站周邊以農(nóng)田及低矮民宅為主，民宅均為磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為淺基礎(chǔ)，稍有沉降和位移就會對建筑物造成損壞。因此，需要根據(jù)建筑物受結(jié)構(gòu)施工的影響程度采取相應(yīng)的保護措施，控制地表位移和沉降，控制變形發(fā)展。

基坑施工期間，采取如下措施：

1）針對建筑物結(jié)構(gòu)特點合理布置監(jiān)測點，加強監(jiān)測頻率。

2）首先，以監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)施工，發(fā)現(xiàn)變形過大時，及時分析原因，調(diào)整施工參數(shù)；其次，從保護措施上予以加強，采取隔斷、地基加固等方法，并在建筑物周邊預(yù)設(shè)置注漿孔；最后，為防止施工過程中降水造成建筑物沉降，可于建筑物周邊設(shè)置一定數(shù)量的回灌井點，必要時進行回灌水保護。

3）基于時空效應(yīng)原理，基坑開挖過程中避免快挖快撐，遵循分層、分塊、分區(qū)開挖原則，以減少基坑變形，確保周邊建筑物安全。

4）合理設(shè)置支撐體系，保證每根支撐安裝完畢后立即可以發(fā)揮作用。

5）基坑開挖階段井點降水曲線必須封閉在基坑內(nèi)。

6）結(jié)構(gòu)回筑階段精心安排施工程序，防止回筑時圍護變形。

2.3 基坑施工全過程管線變形控制

深基坑施工全過程應(yīng)保證周邊管線不斷、不裂、不滲漏及正常使用，但深基坑規(guī)模較大，所處位置的地面、地下環(huán)境復(fù)雜，會對管線安全產(chǎn)生較大的威脅。

基坑施工期間，采取如下措施：

1）施工前應(yīng)對管線的詳細情況進行調(diào)查，確定各類管線的容許變形量，將沿線地下管道、管線標(biāo)注于施工進度圖上，并對個別管線采取懸吊保護措施。

2）基于數(shù)值模擬，對基坑周邊管線變形進行預(yù)測，若管線變形大于容許變形，則采取注漿預(yù)加固的方式對管底以上土體進行保護。加固采用自上而下分層注漿的方法，注漿深度至管底以下不小于2m。變形量接近報警值時應(yīng)進行雙液跟蹤注漿，調(diào)整管線地基土的沉降曲線，控制其不均勻沉降量，保證地下管線的安全。

3）深基坑施工過程中，對于受影響的電氣管線、不能遷移到基坑外的電力管線和通信主干管線等進行懸吊保護，施工完畢后按平面位置恢復(fù)。

4）深基坑施工時，靠近管線位置應(yīng)采用人工挖土的方式，挖出地下管線后立即采取懸吊保護措施，施工現(xiàn)場清洗攪拌車，泵管等產(chǎn)生的泥漿、污水必須經(jīng)過稀釋沉淀后方可排入市政排水管道。

3 結(jié)論

本文以杭州機場軌道快線SGJC-1標(biāo)苕溪站為例，對復(fù)雜地層鄰近淺基礎(chǔ)建筑物地鐵車站深基坑施工關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，結(jié)果表明：

1）針對地下水埋深較淺、軟硬不均地層中深基坑變形控制的難題，深基坑施工前，應(yīng)采用數(shù)值模擬分析基坑施工全過程圍護結(jié)構(gòu)的變形，采取基底裙邊和抽條加固方案，控制圍護結(jié)構(gòu)變形。深基坑施工時，應(yīng)控制地下連續(xù)墻施工質(zhì)量、基坑開挖應(yīng)滿足時空效應(yīng)原理、支撐拆撐時保證受力轉(zhuǎn)換穩(wěn)定，以控制基坑變形。

2）針對深基坑施工中淺基礎(chǔ)建筑物變形控制的難題，首先，基坑開挖應(yīng)滿足時空效應(yīng)原理；其次，應(yīng)加強監(jiān)測，以監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)施工，若變形過大，采取隔斷、地基加固、在建筑物周邊預(yù)設(shè)置注漿孔及一定數(shù)量的回灌井點，必要時進行回灌水保護等措施，保證建筑物安全；最后，通過合理設(shè)置支撐體系、將降水曲線封閉在基坑內(nèi)和合理安排結(jié)構(gòu)回筑階段施工程序等，控制建筑物變形。

3）針對深基坑施工過程中周邊管線斷裂和滲漏難題，應(yīng)先基于數(shù)值模擬對基坑周邊管線變形進行預(yù)測，若管線變形大于容許變形，則采取注漿預(yù)加固的方式對管底以上土體進行保護。深基坑施工過程中，對于受影響的電氣管線、不能遷移到基坑外的電力管線和通信主干管線等進行懸吊保護，基坑開挖時，靠近管線位置應(yīng)采用人工挖土的方式，以確保管線的安全。