臨近地鐵的超深基坑分坑施工技術

中億豐建設集團股份有限公司 蘇州 215131

1 概述

1.1 工程概況

蘇州市廣播電視總臺現代傳媒廣場工程位于蘇州工業園區內，為南施街東、翠園路南的一長方形地塊。該工程為集多種功能于一體的綜合性建筑，占地面積21 550 m2，總建筑面積299 700 m2。本工程基坑面積約為33 500 m2，開挖深度為15.4 m、17.4 m，土方量約為540 000 m3，分為酒店公寓塔樓（地上37 層）、廣電中心塔樓（地上43 層）兩個超高層建筑及周邊演播中心裙房和商業裙房等幾部分。其下部為統一的3層大地下室，塔樓開挖深度為17.2 m，裙樓開挖深度為15.4 m。

本工程設計標高±0.00 m相當于絕對標高+3.6 m。自然地坪標高為－1.10 m（相對標高）。

1.2 周圍環境概況

本工程西北角臨近蘇州軌交1號線南施街站車站，北側翠園路下為地鐵隧道，距離基坑圍護邊線最近僅為10.66 m，目前車站已經施工完畢，并于2012年1月試運行，施工保護要求高，在施工期間確保做好地鐵車站與隧道的保護和監測工作，及時預警，確保地鐵和施工安全。

本工程基地周邊道路下各類市政管線密集，且為大口徑型。管線與基坑的距離最近的僅為6 m。

1.3 工程地質概況

1.3.1 地形地貌

擬建場地位于廣闊的長江中下游沖積平原東部，地貌類型屬三角洲沖、湖積平原地貌，地貌形態單一。擬建建筑場地地勢總體較平緩，為綠化草坪，場地地面一般標高1.50～3.14 m，總體較平緩，場地中部、西南部分布有3 個水塘，水體水面標高1.0 m 左右，水深0.4～1.5 m，塘底標高－0.52～0.61 m。

1.3.2 不良地質現象

擬建場地表層分布了厚度不均的素填土，在本工程施工前需對該層地表填土進行必要的清理，以消除不利影響。

本工程場地內，第③～④3層土砂性較重，滲透性較大，增加了鉆孔灌注樁成樁、地下連續墻成槽時的難度；另外在基坑開挖時，也加大了圍護結構發生滲漏、管涌等風險，因此應采取一定措施確保圍護結構施工質量，并提高地下連續墻接縫處的止水效果。

2 基坑支護方案的擬定

2.1 本工程難點及特點分析

（a）基坑面積大，埋置深，屬大型基坑，難度及風險大。基坑面積約為33 500 m2，開挖深度為15.4 m、17.4 m，土方量約為540 000 m3，且由于夏季雨水較多，在基坑施工過程中，防汛、防臺亦成為關系到基坑安全的重點。

（b）周邊環境復雜，對施工技術要求較高，西側南施街、北側翠園路臨近軌交1號線，市政管線多，而且地鐵隧道距離本工程基坑最近處約為10 m。施工期間應確保地鐵隧道和車站的沉降量小于20 mm。在施工期間應采取相應措施以減少對周邊環境的影響。控制圍護墻位移、測斜、支撐軸力、基坑內地下水位、地下管線以及軌交1號線環境監測等應是本工程的重點。

（c）根據巖土工程勘察報告，本工程局部深坑受承壓水的影響。因此，本工程合理按需降水，是確保本工程基坑開挖安全和周邊管線、建筑物不受損壞的關鍵。

（d）本工程場地內，第③粉土層至第④3層砂性較重，滲透性較大，增加了鉆孔灌注樁成樁、地下連續墻成槽的難度，另外在基坑開挖時，也加大了對圍護結構發生滲透、管涌等的風險，因此須采取一定措施保證圍護結構的施工質量，并提高地下連續墻的接縫效果。

（e）本工程基坑占地面積大，基坑深、周轉場地小，周邊管線復雜，工期緊，如何“分層、對稱、平衡、限時、分段”開挖，成為本工程施工難點。

2.2 基坑工程設計與施工確認

先開挖施工塔樓所在的1區，在1區施工出±0.00 m后再開挖施工2區。在1-1 區地下室結構完成后方可開挖施工與地鐵出入口連通的區域。基坑分區籌劃平面圖詳見圖1。

圖1 基坑分區開挖示意

本工程基坑分區主要考慮了以下各方面的影響：

（a）塔樓的建設進度是本工程工期的關鍵路線，因此分區籌劃重點考慮2 棟塔樓所在分區先施工，以加快塔樓區域的施工速度，確保本項目總體工期要求。

（b）通過分區形成先后施工，可以較好的解決施工場地的布置問題。

（c）基坑北側臨近地鐵車站及盾構隧道，將基坑北側分為3 個區施工，可以減少基坑大面積一次性卸載對北側地鐵設施的擾動變形影響。

本基坑外圍結構均采用地下連續墻，且地下連續墻與地下室結構外墻采用二墻合一的形式，以降低工程造價。其中基坑北側臨地鐵車站及盾構隧道側，地下連續墻與地下室結構墻形成復合墻，并在地下連續墻與結構墻間設置膨潤土防水毯；基坑中隔墻則采用鉆孔灌注樁+三軸攪拌樁止水的形式；基坑其余區域地下連續墻采用二墻合一的形式，見表1、圖2。

3 深基坑支護與開挖[1-6]

3.1 施工順序

由于本工程采用分段挖土，先開挖1區，待1區地下室結構封頂后，再進行2區土方開挖，根據此情況及進度要求，又將本工程3 個施工區域劃分為5 個施工階段：

表1 圍護結構參數

圖2 臨地鐵側的基坑圍護形式

第一階段，圍護施工，三軸攪拌樁中隔墻止水帷幕與地下連續墻槽壁加固同時進行，計劃投入3 臺樁機，1 臺止水帷幕施工，2 臺槽壁加固施工。完成一定程度后，地下連續墻圍護與鉆孔灌注樁跟進施工，高壓旋噴再跟進鉆孔灌注樁施工。

第二階段，1區坑內加固及樁基施工，此階段預投入20 臺樁機，其中有4 臺高壓旋噴及2 臺三軸攪拌樁機。

第三階段，1區坑內加固及樁基施工完畢后，進行2區坑內加固及樁基施工，此前1區施工機械轉入2區。

第四階段，待第二階段完成后，開始1區基坑開挖施工。

第五階段，待1區地下結構封頂后，再進行2區基坑開挖施工，直至地下結構封頂。

圍護結構按以下程序施工：

3.2 臨地鐵側三軸攪拌樁施工

確保地鐵安全是本工程的重點，故在基坑內靠地鐵側采取Φ850 mm三軸攪拌樁作裙邊加固，加固范圍為坑底以下6 m，靠近南施街側采取Φ850 mm三軸攪拌樁作墩式加固，加固范圍為坑底以下4 m。采用42.5級普硅水泥，水灰比1.5，通過試樁確定水泥摻量且大于20％，地面至加固實體采用10％低摻量補強。下沉速度為0.5 m/min，提升為1.0 m/min。

3.3 臨地鐵側地下連續墻施工

地鐵側基坑圍護結構采用地下連續墻，地下連續墻厚度在地鐵側為1 000 mm，深度為35 m，其余側厚度為800 mm，深度為33 m。本工程厚1 000 mm地下連續墻共51 幅，厚800 mm地下連續墻共85 幅。地下連續墻混凝土強度等級為C35水下混凝土，抗滲等級為P8。

為確保地鐵安全，在地下連續墻地鐵側專門采取了針對性措施：

（a）地鐵側成槽之前需對后道工序進行嚴格檢查把關，槽段劃分合理，如開槽后必須確保此幅槽段能連續施工完畢，如無法在相關時間內完成及存在不確定因素的，禁止此幅槽段開工。

（b）地下連續墻成槽施工安排為做1 幅跳隔5 幅進行槽段施工，以避免連續成槽的隱患。

（c）不同深度的相鄰槽段施工，按先深后淺的原則施工。

（d）成槽過程中盡量避免大型設備在周邊行走，以確保槽壁的穩定性。

（e）盡量在最短時間內將槽段施工完成。

（f）先進行試成槽，根據規范要求及現場施工試驗情況，采用水灰比為0.55，注漿量根據設計要求每根注漿管2 t。采用42.5級普通硅酸鹽水泥，確保槽壁穩定。當每根注漿管注漿量達到設計要求或注漿量達80％以上，且壓力達到2.0 MPa并維持3 min后停止注漿。另成槽時泥漿液面須保持在導墻下30 cm以上。

3.4 土方開挖

本工程基坑面積約為33 500 m2，開挖深度為15.4～17.4 m，土方量約為540 000 m3。

待圍護結構、支撐、地基加固達到設計強度，且降水符合設計要求后，方可進行土方開挖。我們將整個大基坑劃分為3 個小基坑，先進行1-1區和1-2區土方開挖；待其到±0.00 m結構封頂后再進行2區的土方開挖：

（a）配合支撐的架設，在分層先撐后挖基坑土方開挖之前，根據支護結構的計算工況（－2.6 m設置第1道支撐，－8.6 m設置第2道支撐、－13.5 m設置第3道支撐）來安排分層開挖的順序。根據支護結構設計要求先撐后挖，即挖土至支撐設置標高時，要停止挖土，待支撐架設完畢并起到作用后，再繼續往下開挖土方。

（b）本工程土方開挖分4 層進行；第1層挖土從自然地面－1.1 m到－2.6 m，其后開第1道支撐槽溝，澆筑支撐，挖土深度為1.5 m。第2層挖土從第1道支撐底－2.6 m到第2道支撐底－8.6 m。挖土深度為6.0 m。第3層挖土從第2道支撐底－8.6 m到第3道支撐底－13.5 m。挖土深度為4.9 m。第4層挖土從第3道支撐底－13.5 m到基坑底；主樓－18.5 m、－18.3 m，裙樓－16.5 m。挖土深度分別為5.0 m、4.8 m、3 .0 m。

（c）考慮時空效應：對具有流變特性的軟土，考慮到土方開挖部分的空間幾何尺寸和圍護無支撐的暴露時間長短，對圍護墻和基坑周圍地層的位移有明顯的影響，為此，在安排挖土順序時。先進行盆中土方開挖，緊跟盆中支撐安設。后再進行盆邊按支撐的布置形狀分區開挖，當一個區段的土方挖至規定標高后，緊接著立即安設支撐，以縮短圍護墻無支撐暴露時間，縮小時間效應的影響，同時由于空間幾何尺寸的減小，亦縮小了空間效應的影響。

（d）為了使整個圍護墻和支撐系統受力均衡，分區挖土時宜對稱、均衡的進行，這對支撐體系尤為重要。為確保開挖的成功，本工程基坑開挖采用盆式開挖的方法。

（e）在開挖過程中隨挖隨撐，墊層施工與土方施工同步進行，土體暴露時間控制在2～3 d內。

4 檢測結果分析

本工程基坑施工，按有關規定實施了第三方監測及第四方地鐵安全影響專項監測。根據檢測報告，圍護樁頂水平位移、圍護樁頂沉降監測數據均滿足了地鐵控制要求。但各項數據比理論計算數據明顯偏大，有些數據已經達到臨界狀態，特別是其中由于南側點位在2區的挖土區域，支撐還未拆除，故今后的位移可能會有進一步加大的趨勢，必須嚴密監控并做好防護預案。其余三側由于地下室頂板已基本完工，今后施工也不會對地鐵側產生影響。

5 結語

在地鐵沿線復雜的地理環境下，建造3層地下室存在很大的風險。項目部憑借合理的施工組織順序，以及所搜集的豐富的資料，并且密切觀測周圍環境的變化，將基坑檢測的數據不斷地進行分析總結，在確保周圍地鐵、道路、管線的沉降、位移符合各部門要求的前提下，順利的完成了地下室底板的澆筑，并為今后的臨地鐵側基坑支護體系施工提供了良好的借鑒。