許凡 崔同建 張宇靜 呂繼翔 蔡高

（中國(guó)建筑西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610052）

0 引言

當(dāng)前，全國(guó)大城市交通發(fā)展迅速，地鐵線(xiàn)路縱橫交錯(cuò)。地鐵沿線(xiàn)建筑物如雨后春筍般涌現(xiàn)，建設(shè)中涉及諸多基坑工程。然而地鐵作為重要的交通工具，對(duì)周邊一定范圍內(nèi)的地表變形量有嚴(yán)格的控制，基坑支護(hù)施工應(yīng)該滿(mǎn)足地鐵保護(hù)范圍內(nèi)地表變形的要求。地鐵沿線(xiàn)附近基坑施工擾動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致地鐵停運(yùn)，因而人們對(duì)地鐵沿線(xiàn)的基坑設(shè)計(jì)、施工都提出了更高的要求。筆者所在的城市規(guī)定地下車(chē)站和隧道結(jié)構(gòu)外邊線(xiàn)外側(cè)50m內(nèi)為控制保護(hù)區(qū)，要求對(duì)位于城市軌道交通隧道結(jié)構(gòu)側(cè)方的基坑工程，當(dāng)外部作業(yè)影響等級(jí)為特級(jí)、一級(jí)和有特殊要求時(shí)，應(yīng)采用整體剛度較大的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系[1]。本文以地鐵沿線(xiàn)基坑支護(hù)施工為例，探討地鐵沿線(xiàn)建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方法，為設(shè)計(jì)人員提供一些參考和借鑒。

1 工程概述

該工程位于成都市繁華地段，東側(cè)、西側(cè)、南側(cè)均為已建辦公大樓，僅北側(cè)外為市政道路，且市政道路下為在建地鐵30 號(hào)線(xiàn)。項(xiàng)目設(shè)置2 層地下室，基坑總長(zhǎng)度為593.60m，總占地面積17164.60m2，±0.00標(biāo)高為496.00m。

北側(cè)基坑長(zhǎng)度為118.90m，基坑開(kāi)挖深度11.80m（相應(yīng)標(biāo)高為483.70m），距離在建地鐵30號(hào)線(xiàn)行車(chē)隧道右線(xiàn)結(jié)構(gòu)邊線(xiàn)最小距離為30.50m，地鐵結(jié)構(gòu)底標(biāo)高為476.00m。

擬建場(chǎng)地地貌單元屬岷江水系Ⅰ級(jí)階地，場(chǎng)地內(nèi)有籃球場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)。地面標(biāo)高495.19～495.91m，高差0.72m，地形起伏不大。

根據(jù)勘察報(bào)告結(jié)果顯示，基坑北側(cè)巖土主要由第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml）、第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q3al+pl）及白堊系灌口組（K2g）泥巖組成。自上而下依此為雜填土：雜色，松散，干燥～稍濕，由混凝土塊、磚瓦、卵石、炭渣等建筑垃圾及生活垃圾組成，層厚1.00m；素填土：褐黃、褐灰色，松散～稍密，稍濕，以黏性土為主，層厚1.50m；黏土：黃褐色，硬塑，具有弱膨脹性，層厚4.00m；粉質(zhì)黏土：褐色、黃褐色，可塑狀，層厚1.5～4.70m；卵石：根據(jù)其密實(shí)程度分為松散卵石、稍密卵石、中密卵石和密實(shí)卵石，層厚8.50m；強(qiáng)風(fēng)化泥巖：巖體極破碎，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖芯多呈碎塊狀，少量餅狀，遇水易崩解、軟化，層厚0.7m；以下均為中等風(fēng)化泥巖：風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖芯多呈短柱狀，少量長(zhǎng)柱狀[2]。

考慮采用錨索可能影響到地鐵施工安全，經(jīng)綜合分析后擬采用懸壁樁+豎向錨桿的支護(hù)形式，以控制基坑變形。

2 巖土工程特性指標(biāo)

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告建議的基坑設(shè)計(jì)有關(guān)的主要參數(shù)建議值列于表1。

表1 巖土的工程特性指標(biāo)建議值

3 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)調(diào)整

基坑護(hù)壁設(shè)計(jì)、施工的全過(guò)程是“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，信息施工”的過(guò)程。在施工過(guò)程中，要做好詳細(xì)的施工記錄，對(duì)于發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件與設(shè)計(jì)不吻合的地方要分析原因，找出解決辦法，并及時(shí)與設(shè)計(jì)人員一起對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整。施工過(guò)程中還應(yīng)注意收集天氣氣象資料，根據(jù)氣象資料對(duì)設(shè)計(jì)方案做出調(diào)整。

3.2 基坑等級(jí)及荷載效應(yīng)取值

該基坑工程安全等級(jí)為一級(jí)，設(shè)計(jì)使用壽命12個(gè)月（從基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式開(kāi)始計(jì)，若基坑使用年限超過(guò)設(shè)計(jì)年限，建設(shè)單位應(yīng)委托相關(guān)單位進(jìn)行相關(guān)鑒定，鑒定安全合格后方可繼續(xù)使用）；當(dāng)?shù)叵率医Y(jié)構(gòu)封頂后2個(gè)月內(nèi)或地下室頂建筑物結(jié)構(gòu)（含裙樓）施工高度達(dá)到5層時(shí)，須對(duì)基坑進(jìn)行回填處理[3]。

基坑頂面按不同荷載考慮，基坑頂面按均布荷載（15kPa），施工荷載距基坑邊線(xiàn)不小于2.0m。

3.3 設(shè)計(jì)方案

基坑北側(cè)最大開(kāi)挖深度11.80m，外側(cè)為府城大道，其下有地鐵30號(hào)線(xiàn)，地鐵保護(hù)控制線(xiàn)距離基坑開(kāi)挖邊線(xiàn)最近約6.0m，基坑邊線(xiàn)位于地鐵保護(hù)控制線(xiàn)內(nèi)，無(wú)錨索施工條件，因此采用懸壁樁+豎向錨桿支護(hù)方式[4-5]，見(jiàn)圖1所示。

圖1 基坑支護(hù)平面圖

懸壁樁：樁徑為1.5m，樁間距2.0m，懸臂段11.8m，嵌固段11.2m，共設(shè)置62根。樁身混凝土采用C30，主筋34根HRB400Ф25鋼筋，加強(qiáng)筋采用HRB400Φ22鋼筋，間距2.0m，螺旋箍筋采用HPB300Ф8鋼筋，間距0.15m。

豎向錨桿：懸臂樁外側(cè)設(shè)置2道豎向錨桿，縱橫間距1.0m，采用梅花形布置，長(zhǎng)度15m，成孔直徑150mm，錨桿采用2根直徑Ф25鋼筋，注漿材料采用1∶0.5水泥漿。

設(shè)計(jì)采用理正深基坑7.0進(jìn)行計(jì)算，得到各工況下的土壓力、位移、彎矩、剪力等參數(shù)，如圖2。

圖2 各工況下土壓力、位移、彎矩、剪力

經(jīng)計(jì)算分析，基坑最大水平位移量為28.03mm，地表最大沉降量為43mm。

4 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及結(jié)果

4.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移、豎向位移，錨桿內(nèi)力監(jiān)測(cè)，基坑底部隆起觀測(cè)，地下水位監(jiān)測(cè)，周邊地表豎向位移監(jiān)測(cè)，周邊建筑物的豎向位移、傾斜和水平位移監(jiān)測(cè)，裂縫監(jiān)測(cè)，土體分層豎向位移監(jiān)測(cè);基坑周邊道路及基坑周邊的管線(xiàn)變形監(jiān)測(cè)。

4.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果

基坑北側(cè)共布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)7個(gè)，編號(hào)為S-1～S-7，見(jiàn)圖3所示。監(jiān)測(cè)時(shí)間從基坑開(kāi)挖開(kāi)始至開(kāi)挖結(jié)束，即2022年8月17日～9月28日，監(jiān)測(cè)周期為每周一次。監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2所示。

圖3 基坑水平變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

表2 基坑水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，基坑北側(cè)累計(jì)水平位移最大變形點(diǎn)為S-3和S-5，最大位移量為25mm。累計(jì)位移預(yù)警及變形速率預(yù)警均為無(wú)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，實(shí)際監(jiān)測(cè)的基坑最大水平位移量與計(jì)算結(jié)果基本一致（計(jì)算結(jié)果為28.03mm，實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果為25.00mm），垂直位移量設(shè)計(jì)結(jié)果與監(jiān)測(cè)結(jié)果有一定的差異。目前本項(xiàng)目已完成基坑肥槽的回填，基坑變形也得到了很好的控制。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前地鐵沿線(xiàn)的基坑工程施工越來(lái)越多，對(duì)基坑變形的要求也越來(lái)越高。本文從設(shè)計(jì)出發(fā)，結(jié)合實(shí)際提出采用懸臂樁+豎向錨桿的支護(hù)措施，以保證基坑工程的安全，控制基坑變形量，從而保證周邊地鐵施工的安全。從實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，也基本達(dá)到了預(yù)期的效果。由于筆者所在城市為沖積平原，地質(zhì)條件相對(duì)較好，采用懸臂樁+豎向錨桿的支護(hù)方式效果不錯(cuò)，但其實(shí)土的性質(zhì)是非常復(fù)雜多變的，基坑工程周邊環(huán)境也是非常復(fù)雜的。在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，還需要做到因地制宜，利用經(jīng)驗(yàn)判斷、反演計(jì)算、模擬分析等，才能保證工程的安全。