王富平，葉堃 （中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

1 引言

膨脹土是一種具有脹縮性、裂隙性和超固結(jié)性的復(fù)雜黏土，受其性能影響容易產(chǎn)生工程事故，含水量變化是導(dǎo)致膨脹土基坑邊坡失穩(wěn)破壞的重要原因之一，如何降低膨脹土基坑土體含水量變化對基坑的影響具有重要意義[1～3]。同時(shí)，當(dāng)基坑鄰近既有站施工時(shí)，如何在特殊地質(zhì)條件下減弱對既有站結(jié)構(gòu)的影響成為基坑施工工法的核心[4～5]。

國內(nèi)外學(xué)者對于膨脹土基坑穩(wěn)定性及其對臨近結(jié)構(gòu)的影響問題展開了一定的研究。文獻(xiàn)[6]以實(shí)際深膨脹土基坑為例，分析了深基坑分層開挖對基坑及周邊地鐵設(shè)置的影響分析。文獻(xiàn)[7]以合肥地鐵5號線為研究背景，采用有限元軟件，建模分析了基坑開挖過程對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，通過與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析，發(fā)現(xiàn)膨脹力對基坑穩(wěn)定性影響較大。文獻(xiàn)[8]采用數(shù)值分析動(dòng)態(tài)模擬施工全過程，分析了北京市某長大深基坑工程的施工對京津城際鐵路的影響。文獻(xiàn)[9]結(jié)合天津市某分布于既有車站兩側(cè)的異型基坑為例，分析了降雨過程中基坑水位變化對基坑支擋結(jié)構(gòu)和既有車站主體結(jié)構(gòu)的變形影響。文獻(xiàn)[10]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況調(diào)查不足，未進(jìn)行分層分段開挖時(shí)，地下水下滲導(dǎo)致膨脹土發(fā)育導(dǎo)致基坑嚴(yán)重變形，后期需采用復(fù)雜的加固措施才能確保施工的安全。

上述研究成果對膨脹土地區(qū)基坑的設(shè)計(jì)和監(jiān)測分析提供了廣泛的建議，但對膨脹土基坑鄰近既有站明挖法施工工法的研究較少?；诖?，本文結(jié)合實(shí)際工程，確定總體施工原則，貫徹“防水保濕”原則，結(jié)合施工階段分別采用了放坡開挖、臺(tái)階挖機(jī)接力開挖、掏挖和吊挖施工方法，提出了切實(shí)可行的施工工法，保證了項(xiàng)目的順利實(shí)施，可為類似工程的施工提供借鑒。

2 工程概況

新建車站位于廬州大道與紫云路交叉口，沿紫云路東西向布置，與既有1號線車站側(cè)、島十字型換乘，并設(shè)置聯(lián)絡(luò)線。新建車站主體結(jié)構(gòu)主要位于可塑狀粘土<3-1-1>與硬塑狀黏土<3-1-2>層中，下蜀組<3-1-1>可塑狀黏土膨脹潛勢為弱～中等，下蜀組<3-1-2>硬塑狀黏土膨脹潛勢為弱～強(qiáng)，膨脹土具有顯著的吸水膨脹，失水收縮的特性，且具有脹縮變形可逆性，隨著脹縮變形，膨脹土內(nèi)產(chǎn)生裂隙，整體強(qiáng)度降低，尤其是持續(xù)的干濕交替作用下，強(qiáng)度會(huì)急劇降低。

根據(jù)工程情況，新建車站下穿既有1號線車站。在鄰近既有1號線車站基坑施工時(shí)，采用正常的基坑開挖施工工法會(huì)對既有站結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生一定的影響，應(yīng)調(diào)整施工工法，確保既有站結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)性在可控范圍的情況進(jìn)行深基坑工程施工。

3 明挖基坑總體施工流程

新建車站總體施工原則：先圍擋、后施工，邊開挖、邊支護(hù)，先主體、后附屬，相鄰施工互相配合。

開挖和主體結(jié)構(gòu)施工概括為“橫向分段、豎向分層、先支后挖”。施工中堅(jiān)持文明、環(huán)保理念，渣土外運(yùn)安排在夜間進(jìn)行。施工現(xiàn)場全部實(shí)行封閉式管理，采取全封閉施工。在完成管線遷改及綠化遷移后，主要按圍護(hù)結(jié)構(gòu)（圍護(hù)樁）、冠梁、擋土墻及第一道混凝土支撐、土方開挖、支撐架設(shè)、主體結(jié)構(gòu)的順序施工。

主體基坑采用縱向分段放坡開挖、水平分層，先中間、后兩側(cè)形成反壓。每層臺(tái)階上的挖掘機(jī)將渣土倒運(yùn)至上一臺(tái)階，由上一臺(tái)階的挖掘機(jī)向上翻倒，通過臺(tái)階向上傳遞，最上層挖機(jī)裝車外運(yùn)。隨基坑開挖及時(shí)進(jìn)行樁間網(wǎng)噴混凝土、鋼支撐架設(shè)施工。當(dāng)車站基坑開挖封底后，分段進(jìn)行由下而上的主體結(jié)構(gòu)施工。

4 土方開挖原則

①車站基坑開挖嚴(yán)格按照“時(shí)空效應(yīng)”的理論，分層、分段、分區(qū)、對稱施工，并必須遵循“豎向分層、縱向分段、快速支撐、先撐后挖、嚴(yán)禁超挖”的原則。

②土方開挖必須在灌注樁及冠梁、混凝土支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，基坑四周設(shè)置防護(hù)后方可進(jìn)行。

③基坑開挖前，基坑四周必須設(shè)置安全防護(hù)，同時(shí)地面必須硬化完成，并設(shè)置排水溝，在坡底坡頂設(shè)排水溝、集水井，確?；痈稍?。

④嚴(yán)格控制土坡坡度，確保邊坡穩(wěn)定，一般縱橫向坡面不大于1∶2，開挖完成之后，必須做好坡面防護(hù)。

⑤在土方開挖至基坑到底時(shí)，集水坑、下翻梁的開挖，用小型挖掘機(jī)進(jìn)行施作，完成后立即進(jìn)行集水坑、下翻梁及周邊墊層的澆筑，使四周不會(huì)出現(xiàn)塌方的現(xiàn)象。

5 土方開挖方法

當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成且強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行基坑開挖施工。根據(jù)現(xiàn)場施工流程情況，基坑土方開挖主要分為兩個(gè)階段。

第一階段：冠梁以上覆土層揭除，施工冠梁、擋土墻及第一道鋼筋混凝土支撐；表層土厚度1.5 m～2.7m，采用放坡開挖。

第二階段：冠梁、支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開始冠梁以下土方開挖?；铀椒较虬粗伍g距分層放坡開挖，并進(jìn)行支撐架設(shè)，基坑縱向分段，采用臺(tái)階挖機(jī)接力開挖施工方法。

大小里程開挖至鄰近1號線施工段處（即第七段、第九段）處，需同步分層對稱開挖1號線車站兩側(cè)土體。土方分層開挖至既有1號線車站底板下時(shí)，應(yīng)停止開挖，并盡快施工車站兩側(cè)范圍內(nèi)的車站主體結(jié)構(gòu)。車站主體結(jié)構(gòu)施工完成并覆土后，方可繼續(xù)開挖1號線車站兩側(cè)土體。

鄰近1號線車站基坑開挖：

①采用臺(tái)階分層方法開挖至鄰近1號線車站，及時(shí)調(diào)整兩側(cè)施工段施工進(jìn)度，確保兩側(cè)施工段分層對稱同步開挖第七段、第九段（見圖1）；

②第一層臺(tái)階土方開挖（見圖2）。第七段、第九段同步對撐開挖第一層土方，基坑開挖至1號線車站底板面上，開挖深度約8.1m，該層土方主要位于<3-1-2>硬塑狀黏土層，該層分3小層進(jìn)行開挖，每小層土方開挖深度不超過3m；

③第一層土方開挖結(jié)束后，及時(shí)架設(shè)鋼支撐并施加軸力，此段鋼支撐采用伺服系統(tǒng)，保留1號線車站底板面以下土方不開挖，形成臨時(shí)護(hù)坡，坡面平臺(tái)寬度不低于5m，坡度不大于1:1，并設(shè)置基坑內(nèi)排水系統(tǒng)，雨季時(shí)采用彩料布全覆蓋土體，并同步組織盡快施工兩側(cè)車站主體結(jié)構(gòu)，待兩側(cè)結(jié)構(gòu)施工與頂板回填完成后，且監(jiān)控量測信息穩(wěn)定，方可開挖基坑土體；

④第二層臺(tái)階土方開挖兩側(cè)分層對稱同步開挖，每個(gè)工作面配備小挖機(jī)，配合長臂挖機(jī)裝車，基坑四周開挖采用小挖機(jī)進(jìn)行掏挖，該層土方開挖深度為4.0m，該層土方主要位于<3-1-2>硬塑狀黏土層，該層分2小層進(jìn)行開挖，每小層土方開挖深度不超過3m；

⑤第三層及基坑收底土方開挖，采用挖機(jī)配合吊斗進(jìn)行土方開挖。開挖至基坑設(shè)計(jì)底標(biāo)高300mm，采用人工鏟平修整，并及時(shí)報(bào)驗(yàn)，報(bào)驗(yàn)合格后立即施工墊層、防水、底板，其施工示意圖見圖3所示。

圖3 鄰近1號線基坑第三層土方開挖及收土示意圖

6 結(jié)論

本文針對膨脹土基坑采用常規(guī)明挖法施工會(huì)對既有站結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，確定總體施工原則，貫徹“防水保濕”原則，結(jié)合施工階段分別采用放坡開挖、臺(tái)階挖機(jī)接力開挖、掏挖和吊挖施工方法，提出了切實(shí)可行的施工工藝，保證了項(xiàng)目的順利實(shí)施。