地鐵項目基坑支護工程設(shè)計與施工

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摘要：軌道交通在規(guī)劃上往往具有前瞻性，因此不少新建項目基坑緊靠地鐵線路和站臺，加上部分房建項目對地下室邊界和用地紅線控制十分飽滿，基坑支護設(shè)計和施工對保障基坑安全和地鐵線路安全至關(guān)重要。設(shè)計和施工期間對地鐵線路和基坑安全的保護是地下部分的重難點?；诖?，以近地鐵項目的基坑支護工程設(shè)計和施工為研究對象，通過方案論證和現(xiàn)場監(jiān)控等手段，對比分析影響。研究結(jié)果可為今后的工程提供施工關(guān)鍵技術(shù)和參考。

關(guān)鍵詞：基坑工程；地鐵項目；軌道保護

目前，以地鐵為主的城市軌道交通不斷發(fā)展，為市民帶來高效、便捷的同時，逐步覆蓋了整個城市的地下空間[1]。不少新建項目往往面臨著與地鐵線路或站臺鄰近的情況，為了保證新建工程施工期間對地鐵線路的影響受控，本文以蘇地2017-WG-04號地塊項目與江蘇省蘇州市軌道交通4號線張莊站為例，對軟土地基范圍內(nèi)已運行車站一側(cè)基坑開挖的情況進(jìn)行分析。

1工程概況

江蘇省蘇州市軌道交通4號線張莊站為全線的倒數(shù)第2站，為地下雙層島式車站，位于蘇州市相城區(qū)文靈路與蠡方路路口南側(cè)，于2017年4月15日投入使用。蘇地2017-WG-04號地塊項目東側(cè)為已運營的蘇州軌道交通4號線，項目北側(cè)基坑正對著軌道交通4號線張莊站，北側(cè)基坑在軌道上投影總長為268.30m，其中車站長度為190.00m，隧道長度為78.30m。南側(cè)基坑在軌道上的投影總長為120.00m，均為隧道結(jié)構(gòu)。兩基坑在軌道投影的間距約45.00m。本項目北側(cè)基坑?xùn)|側(cè)邊線距離軌道交通4號線張莊站北側(cè)隧道結(jié)構(gòu)最近距離為13.60m，距離南側(cè)隧道結(jié)構(gòu)最近距離為34.50m，距離車站主體結(jié)構(gòu)最近距離為5.20m，距離1號出入口最近距離為8.40m，距離4號出入口最近距離為13.60m。南側(cè)基坑?xùn)|側(cè)邊線距離軌道交通邊線最近距離約17.9m。整體開挖深度在5.05～5.75m。

2工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

擬建地塊所在的蘇州市相城區(qū)，地貌單一，為第四紀(jì)松散沉積物組成的堆積平原地貌，場區(qū)內(nèi)地勢平坦?；觾?nèi)土層由上而下依次為：①1雜填土、①2素填土、①3淤泥、②黏土、③粉質(zhì)黏土、④粉土夾粉質(zhì)黏土、⑤粉質(zhì)黏土、⑤1粉土、⑥黏土、⑦粉質(zhì)黏土、⑧粉質(zhì)黏土、⑧3粉砂、⑨粉質(zhì)黏土與粉砂互層、⑩粉質(zhì)黏土。各土層物理力學(xué)性能指標(biāo)如表1所示。場地內(nèi)地下水主要為潛水及微承壓水。（1）潛水主要賦存于淺部填土中，其水量一般不大，與鄰近的河水有一定的水力聯(lián)系，該類型地下水系直接通過大氣降水和地面滲入補給，通過蒸發(fā)、側(cè)向徑流排泄?？辈炱陂g，鉆孔內(nèi)地下水穩(wěn)定水位標(biāo)高一般為1.30～1.44m，初見水位與穩(wěn)定水位一致。（2）微承壓水主要賦存于④粉土夾粉質(zhì)黏土和⑤1粉土層中，該含水層在整個場區(qū)內(nèi)分布較廣，厚度較大，水力聯(lián)系性好，賦存的水量較大。微承壓水除有較小部分為潛水垂直滲透補給外，主要受遠(yuǎn)處較深河流的側(cè)向徑流補給，與河水間存在一定的水力聯(lián)系，水位與河水位基本規(guī)律地同步升降，但其幅度較小，時間稍有滯后，微承壓水位常年略低于當(dāng)?shù)睾铀?，年變化幅?.00m左右?？辈炱陂g通過套管隔水實測得微承壓水穩(wěn)定水位標(biāo)高在0.90m左右，其初見水位一般為-9.00～-3.50m。

3基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過搜集資料，發(fā)現(xiàn)軌道施工采用地下連續(xù)墻圍護設(shè)計，且已經(jīng)實施。結(jié)合本項目地勘情況，開挖深度，地下室施工周期等因素，并綜合安全性、經(jīng)濟性，確定灌注樁+三軸止水帷幕+冠梁壓頂?shù)膰o設(shè)計形式?；?xùn)|側(cè)位于軌道交通4號線保護區(qū)范圍內(nèi)。北地塊采用鉆孔灌注樁，后排每隔4.50m增設(shè)一根Φ700mm的灌注樁，樁長11.10m。南地塊采用鉆孔灌注樁圍護形式，樁長12.60m。通過將地下室外墻緊貼基坑圍護結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)底板第一時間換撐，從設(shè)計上減少基坑暴露時間，降低安全風(fēng)險。

4基坑施工階段對軌道保護措施

本工程在施工前通過組織設(shè)計、施工方案論證，明確在基坑施工前后過程中，對軌道和站臺的保護措施，主要如下。（1）沿軌道交通一側(cè)的圍護結(jié)構(gòu)施工之前，應(yīng)設(shè)置測斜管等監(jiān)測點，實施監(jiān)控圍護結(jié)構(gòu)施工對軌道交通的影響，并動態(tài)調(diào)整施工方案[2]。該側(cè)應(yīng)嚴(yán)格控制圍護結(jié)構(gòu)施工速度，施工速度應(yīng)根據(jù)監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)調(diào)整。（2）沿軌道交通一側(cè)基坑應(yīng)嚴(yán)格分塊開挖，及時支撐，確?？刂频轿?。（3）加強監(jiān)測，進(jìn)行信息化施工，軌道交通區(qū)域做好跟蹤監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整施工順序。（4）加強圍護樁施工質(zhì)量控制，確保圍護體的剛度及止水性能，滿足設(shè)計及規(guī)范要求，達(dá)到控制圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形的要求

4.1基坑保護要求

基坑?xùn)|側(cè)臨近已運營的軌道交通4號線盾構(gòu)區(qū)間隧道及張莊站，對圍護結(jié)構(gòu)變形控制要求較高。蘇州軌道交通基坑變形控制保護等級標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。按照設(shè)計方案要求，軌道交通4號線區(qū)間隧道保護區(qū)范圍內(nèi)基坑變形控制保護等級為二級。變形控制標(biāo)準(zhǔn)為：變形控制等級標(biāo)準(zhǔn)為二級，地面最大沉降量＜40mm，圍護結(jié)構(gòu)最大水平位移＜50mm。

4.2基坑監(jiān)測措施

（1）前期準(zhǔn)備。軌道側(cè)基坑監(jiān)測工作包括方案評審、材料準(zhǔn)備（儀器設(shè)備、監(jiān)測棱鏡、通信設(shè)備、供電設(shè)備等）、設(shè)備場外調(diào)試、辦證等相關(guān)工作。（2）監(jiān)測全面實施軌道側(cè)的主要工作為軌道交通結(jié)構(gòu)監(jiān)測點布設(shè)、影像資料采集、初始值采集、軌道交通與在建項目之間的環(huán)境監(jiān)測點布設(shè)等相關(guān)工作。（3）監(jiān)控量測工作。對各類建設(shè)項目監(jiān)測點進(jìn)行布設(shè)，對已經(jīng)完成布設(shè)的監(jiān)測點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及分析工作。（4）監(jiān)測總結(jié)（項目結(jié)束后1個月）。對基坑、軌道交通和周邊環(huán)境監(jiān)測的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測總結(jié)。針對監(jiān)測異常數(shù)據(jù)，第一時間通知到項目參建各方，按照應(yīng)急預(yù)案執(zhí)行應(yīng)急措施。

4.3圍護樁對軌道交通的保護措施

鑒于軌道交通工程的重要性，其一旦受損，造成的社會影響與經(jīng)濟損失將十分嚴(yán)重。根據(jù)優(yōu)化設(shè)計方案、基坑施工對軌道交通安全性評估報告的要求，由于基坑工程開挖較深，且臨近在運營的軌道交通4號線盾構(gòu)區(qū)間隧道，為控制已建盾構(gòu)區(qū)間隧道的水平變形使其能達(dá)到軌道交通保護標(biāo)準(zhǔn)要求，本基坑臨近軌道交通側(cè)圍護結(jié)構(gòu)剛度較大，施工時要保證該側(cè)圍護結(jié)構(gòu)質(zhì)量，并保證加固效果。本基坑工程圍護結(jié)構(gòu)靠近軌道交通側(cè)有灌注樁、三軸水泥攪拌樁止水帷幕等多種形式。施工過程中應(yīng)注意組織好施工步序，避免圍護結(jié)構(gòu)施工時給區(qū)間隧道造成不利影響。

4.4土方開挖對軌道交通的保護措施

（1）盆式開挖、四周留土?；邮┕げ捎门枋介_挖、四周留土的方法。每層土方開挖時，四周預(yù)留寬度為10.00m左右的土方，將其作為應(yīng)力緩沖區(qū)，以減少對周邊環(huán)境的影響。特別是在東側(cè)的軌道交通區(qū)間隧道作業(yè)時，先放坡挖除中間的土方，然后再按順序分層、分塊，且對稱地挖除預(yù)留土方，目的是盡快形成對撐及十字對撐，以確保基坑及地鐵區(qū)間隧道的安全[3]。（2）預(yù)留土體的挖除措施。按“分層、分區(qū)、分塊、分段、分時”的原則，利用“時空效應(yīng)”，將預(yù)留土體限時、對稱且平行開挖[4]。按照后澆帶位置，每段長度≤30m，分段分層開挖，每層開挖深度≤2m，臨時邊坡坡度≤1:2，坑底30cm土方使用人工修底，墊層在開挖后8h內(nèi)澆筑，并澆筑至圍護邊。每塊土體從開挖至坑底到基礎(chǔ)底板施工完在15d內(nèi)完成，軌道交通保護區(qū)內(nèi)在5d內(nèi)完成。

4.5地下管線保護措施

對于地下管線，在施工前已經(jīng)過調(diào)查和探測，并出具基坑周邊管線圖。為防止管線損壞引起危害，施工前應(yīng)準(zhǔn)備并做好管線標(biāo)識。根據(jù)基坑周邊管線圖，本工程周邊管線含有DN400飲用水管道、移動光纖、DN400-1200雨水管道、天然氣管道等。施工期間注意對基坑頂部管線的保護。

5結(jié)語

本文結(jié)合蘇州軌道交通4號線張莊站一側(cè)2017-WG-04號地塊項目基坑設(shè)計、施工、監(jiān)測全階段情況，分析得出以下結(jié)論。（1）項目基坑距離地鐵軌道和站臺較近，基坑設(shè)計、監(jiān)測、施工必須合理制訂方案，組織進(jìn)行專家論證，滿足軌道和基坑安全、穩(wěn)定，多角度保障基坑和軌道安全。（2）利用自動化監(jiān)測技術(shù)，密切關(guān)注基坑變形和軌道變形情況，通過分段、分層開挖，利用時空效應(yīng)減少基坑土體變形，控制軌道安全。（3）充分考慮施工難度，組織足夠的勞動力，盡可能將基坑側(cè)基礎(chǔ)底板和傳力帶施工完成，形成底板換撐，從而保障基坑和軌道安全。

參考文獻(xiàn)：

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作者：宋文皓 邵珠令 李綱 呂金剛 李偉功 朱立強 單位：中建八局第二建設(shè)有限公司上海公司