熊 皓

（中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

隨著地鐵建設(shè)的深入發(fā)展，出現(xiàn)越來越多的超大超深基坑。深基坑的施工存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)和較高的技術(shù)難度。施工過程中，技術(shù)問題逐漸凸顯，安全事故也屢屢發(fā)生，給工程項(xiàng)目建設(shè)的正常推進(jìn)造成嚴(yán)重影響。本文以深圳市前海車站深基坑項(xiàng)目為例，分析了超大超深基坑施工中，基坑支護(hù)及基坑開挖施工中存在的技術(shù)問題及安全風(fēng)險(xiǎn)，并提出切實(shí)可行的解決措施，為類似工程建設(shè)提供參考。

1 工程概況

1.1 車站設(shè)計(jì)概況

前海站為穗莞深城際深圳機(jī)場(chǎng)至前海段的第三座車站，位于深圳市前海綜合交通樞紐地塊中，目前車站周邊主要為空地及施工場(chǎng)地。車站北側(cè)為已建成桂灣一路，桂灣一路地下為已建成雙界河匝道。南側(cè)為已建成桂灣四路，東側(cè)為在建超高層建筑T1-T8地塊，其中T2、T4基坑已開挖至基坑底，其余地塊未開挖，各地塊基坑深度約28.2m。前海站為一臺(tái)兩線+雙折返線車站，地下四層，站臺(tái)有效寬度16m，站臺(tái)區(qū)為單柱兩跨，設(shè)備區(qū)及折返線區(qū)段為雙柱三跨，車站外包長(zhǎng)度717.5m，車站標(biāo)準(zhǔn)段寬度27.7m，折返線區(qū)域?qū)挾?1.78～34.35m，基坑開挖深度30.64～36.67m，屬超大超深基坑。標(biāo)準(zhǔn)段頂板覆土約1.5m，折返線區(qū)段頂板覆土約1.1～3.0m。車站設(shè)計(jì)主體采用明挖法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用159幅1.2m寬地下連續(xù)墻，內(nèi)支撐采用六道鋼筋混凝土支撐。

1.2 地質(zhì)與水文概況

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察報(bào)告分析，前海站主體場(chǎng)地范圍巖土層劃分為五大層，依次分布如下：第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q/4ml/）、第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層（Q/4mc/）、第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q/4al+pl/）、殘積層（Qel/）、花崗巖（Mγ3）。

本車站地貌主要屬于平原地貌，所揭露第四系地層為人工填土層，沖洪積砂土層、殘積土層，基巖為花崗巖。地下水位的變化受地形地貌和地下水補(bǔ)給來源等因素控制。勘察資料表明地下水水位埋藏變化較大，穩(wěn)定水位埋深為1.30～6.00m，標(biāo)高為-0.53～6.248m。地下水位年變幅1～2m。地下水按賦存方式分為第四系松散土層孔隙水、基巖裂隙水。前海站整體地質(zhì)剖面見圖1所示。

圖1 前海站整體地質(zhì)剖面圖

2 基坑支護(hù)施工技術(shù)

2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝

前海站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，西側(cè)與既有樞紐地塊共用部分圍護(hù)地連墻，因部分既有地連墻嵌固深度不滿足前海站基坑支護(hù)要求，采用在前海站基坑內(nèi)側(cè)設(shè)置Φ1200@1500鉆孔灌注樁補(bǔ)強(qiáng)的方式。車站西側(cè)新增地下連續(xù)墻，地連墻厚度1200mm，沿基坑豎向設(shè)置六道支撐，車站大里程端地下四層凈高超過15m，設(shè)置一道換撐，車站小里程端因遠(yuǎn)期匝道影響僅設(shè)置地下兩層，基坑深度大，需在站臺(tái)層設(shè)置換撐并在地下一層中板位置設(shè)置板帶換撐。

支護(hù)與主體結(jié)構(gòu)一體化地連墻采用各種類型成槽設(shè)備，充分利用泥漿的護(hù)壁作用保持槽壁的穩(wěn)定性，在地下挖出窄而深的溝槽，并澆筑防水材料，從而形成具有防滲、擋土或承重功能的地下連續(xù)墻[2]。地下連續(xù)墻施工工藝流程如圖2所示。

圖2 地下連續(xù)墻施工工藝流程圖

2.2 地下連續(xù)墻施工重難點(diǎn)分析

地下連續(xù)墻施工時(shí)，周邊環(huán)境及地質(zhì)復(fù)雜，在成槽時(shí)會(huì)遇到槽壁反復(fù)塌孔現(xiàn)象，地下連續(xù)墻成槽垂直度差，鋼筋籠吊裝過程中會(huì)出現(xiàn)鋼筋籠安放不到位及鋼筋籠變形、散架等問題。具體如下：

（1）地下連續(xù)墻易塌孔，成槽難度大。由于地下連續(xù)墻深度超深，最大深度約40.96m，且抓斗頻繁上下抓土，導(dǎo)致地下連續(xù)墻易塌孔，成槽難度大。

（2）成槽垂直度控制較難。由于地下連續(xù)墻深度較大及成槽設(shè)備都是柔性鋼絲繩牽引，因此，其垂直度控制較難。

（3）鋼筋籠安放不到位。作為地連墻施工中的難點(diǎn)，鋼筋籠安放過程中可能出現(xiàn)各種問題，如：端頭傾斜、槽孔深度不足、槽壁兩側(cè)土體縮徑、在下放鋼筋籠過程中突然發(fā)生塌方，造成槽壁深度不到位等情況，會(huì)導(dǎo)致鋼筋籠安放不到位。

2.3 解決措施

（1）槽壁塌孔的處理。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況出發(fā)，在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)泥漿配比中，不斷試驗(yàn)調(diào)整泥漿比重以達(dá)最優(yōu)；同時(shí)保證泥漿循環(huán)及液面高度；施工道路（成槽機(jī)站位處）鋪墊鋼板分散側(cè)壓力，通過以上措施解決地下連續(xù)墻塌孔成槽問題。

（2）成槽垂直度的處理?，F(xiàn)場(chǎng)選用先進(jìn)的成槽設(shè)備，自帶成槽垂直度顯示設(shè)備和糾偏裝置；采用進(jìn)口超聲波側(cè)壁儀對(duì)槽壁進(jìn)行檢測(cè)，不滿足垂直度要求時(shí)，及時(shí)進(jìn)行糾偏；操作人員隨時(shí)檢查垂直度顯示儀顯示狀況，隨挖隨糾。

（3）鋼筋籠安放不到位的處理。針對(duì)鋼筋籠安放不到位的幾種原因，采取相應(yīng)的處理措施：①端頭傾斜：測(cè)量端頭垂直度，得出端頭侵入鋼筋籠的程度，提出鋼筋籠，處理好孔形后重新下放；②槽孔深度不足：在液壓抓斗成槽機(jī)成槽時(shí)，必須抓槽到位，成槽完畢后，采用測(cè)繩多點(diǎn)位測(cè)量孔深。下鋼筋籠之前，再次用液壓抓斗成槽機(jī)掃孔，避免槽寬、槽深不足的情況；③槽壁兩側(cè)土體縮徑：不能強(qiáng)行沖擊下放，當(dāng)鋼筋籠反復(fù)上下松動(dòng)多次不能放到位的，需將鋼筋籠全部提出，查明原因，并處理好后再重新下放。

3 基坑開挖施工技術(shù)

3.1 基坑開挖難點(diǎn)分析

（1）地下水位高。根據(jù)車站周邊河道水位和勘察資料可知，車站地下水位較高，埋深約2.5m，水位受周邊河道補(bǔ)給?；娱_挖時(shí)段處于深圳市雨季，暴雨對(duì)基坑開挖影響大。

（2）地質(zhì)條件差，易發(fā)生滑坡、坍塌風(fēng)險(xiǎn)。前海站基坑開挖范圍廣，開挖深度大?；娱_挖總方量為7272388m3。由地質(zhì)勘察資料可知，場(chǎng)地為填海區(qū)，基坑范圍內(nèi)豎向存在一定厚度的淤泥層和砂層，自穩(wěn)性能差，透水性強(qiáng)，相應(yīng)內(nèi)摩擦角小，開挖臺(tái)階邊坡易發(fā)生滑坡、坍塌風(fēng)險(xiǎn)。

（3）基坑開挖涌水、涌砂。在基坑開挖過程中，地下連續(xù)墻往往會(huì)因?yàn)橐韵聨讉€(gè)原因出現(xiàn)滲漏水情況：①相鄰兩幅地連墻垂直度偏差超過設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致兩幅地下連續(xù)墻開叉而出現(xiàn)較大空隙，發(fā)生滲漏水；②相鄰兩幅地下墻接頭處接頭未徹底處理（刷壁）干凈，造成接縫滲漏水；③未清除的混凝土繞流在地下墻的接縫內(nèi)，會(huì)形成滲漏水的渠道；④地連墻混凝土灌注過程由于塌孔、墻體夾泥、骨料離析，造成滲漏水；⑤勘探孔未封孔或封孔處理差，導(dǎo)致基坑底部管涌漏水。

3.2 解決措施

3.2.1 基坑降排水

（1）基坑內(nèi)排水。為了順利完成地下建筑主體結(jié)構(gòu)施工以及隧道等深基坑工程的挖掘施工，防止基坑破壞及邊坡或基底的土層顆粒流失，提高土體固結(jié)強(qiáng)度，增加地基抗剪強(qiáng)度，在深基坑開挖過程中，必須采取有效的降水措施，使周圍土體保持穩(wěn)定，從而營(yíng)造安全、穩(wěn)定的施工環(huán)境[3]。前海站基坑內(nèi)降水設(shè)計(jì)布置97口降水井，250m2/口，坑內(nèi)呈梅花形布設(shè)，井底到基坑底以下3m，管徑600mm，另外布置9口坑外觀測(cè)井，間距約為30m，布置在地下連續(xù)墻外側(cè)約2～3m處,管徑600mm。需開挖前30d即開始施工?；娱_挖堅(jiān)持先降水后開挖的原則，土方開挖時(shí)保留降水井工作直至墊層施工完畢。由于降水可能引起周圍地面下沉、地下管線和道路開裂等，考慮對(duì)路面下沉、地下管線、建筑物等的影響，需要加強(qiáng)對(duì)周邊建筑物的監(jiān)測(cè)。

（2）基坑外排水?；又苓呍O(shè)置1200mm防淹墻，基坑外40m設(shè)置一道450mm×500mm橫向排水溝，匯入場(chǎng)內(nèi)700mm×1000mm主排水溝，再由水泵抽入地表沉淀池沉淀后排入市政排水系統(tǒng)。

3.2.2 分層、分段開挖

基坑開挖原則是確保施工過程及周邊環(huán)境安全的前提下，盡可能縮短開挖時(shí)間，在充分考慮時(shí)間、空間效應(yīng)的前提下，控制好開挖“高度、寬度、時(shí)間”三要素，遵循“先兩端后中間，分層開挖，先撐后挖”的原則進(jìn)行土方開挖[4]?；娱_挖分層示意圖如圖3所示。

圖3 基坑開挖分層示意圖

基坑開挖分層以混凝土支撐底面特殊地層為界面，豎向間距約1～4.19m分層，總共分7層。采用放坡臺(tái)階開挖，其中填土（塊石）層、黏土層等臨時(shí)邊坡按照約1∶2坡度放坡。第一層由現(xiàn)狀地面至冠梁底，層厚2.35m；第二層層厚4.12m；第三層層厚6m，為淤泥層，平層開挖每層深1m，至第三道混凝土支撐底；第四層至第四道混凝土支撐底，分兩層開挖，層厚3.1m；第五層至第四道混凝土支撐底，層厚3.8m；第六層至第五道混凝土支撐底，層厚4m；第七層層厚4.19m；分層厚度可按照實(shí)際開挖情況進(jìn)行局部調(diào)整，保證開挖所形成坡面可以自穩(wěn)。

3.2.3 涌水、涌沙處理

如果出現(xiàn)小孔洞漏水，可采用聚氨酯高壓注漿機(jī)堵漏，聚氨酯遇水可快速凝固堵漏，或采用棉紗、堵漏劑（堵漏王）或噴射快硬水泥漿封堵，或焊接鋼板封堵。為保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的止水效果，并在地連墻迎土側(cè)相對(duì)位置施工高壓旋噴樁止水，并摻入水玻璃快速堵漏。基坑開挖過程中，如果地下連續(xù)墻縫（洞）出現(xiàn)嚴(yán)重管涌，具有明顯水壓力，則需進(jìn)行土方回填或混凝土反壓，再在坑外地連墻迎土側(cè)相對(duì)位置施工高壓旋噴樁樁群止水，并摻入水玻璃快速堵漏。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合深圳前海站在建地鐵車站工程，從現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際出發(fā)，對(duì)基坑明挖施工技術(shù)進(jìn)行了研究，梳理了前期支護(hù)及開挖過程中地下連續(xù)墻施工、基坑開挖中存在的施工難點(diǎn)，基于項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，采用基坑降排水，分層、分段開挖以及高壓旋噴樁止水等措施和方法解決了存在的問題，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，保證了正常施工，為超大超深基坑圍護(hù)體系及開挖積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。