鄰近軌交的深基坑施工保護技術

陳建中 簡 要 鮑文挺 劉 杰

1. 杭州市建設工程質量安全監督總站 杭州 310005；2. 中建三局集團有限公司（滬） 上海 200129

1 工程概況

背景工程位于浙江省杭州市蕭山區中心，占地面積為51 358 m2，總建筑面積325 650 m2。本工程場地形狀類型為長方形，基坑平均開挖深度15.20 ～15.80 m，基礎底板采用樁承臺筏板基礎。基坑西側距離已運營的軌道交通2號線（埋深約11.20 m）約13 m，南側鄰近正在施工的軌交5號線（圖1）。在A區第3道支撐（底標高-12.70 m）完成后，軌交2號線上行線水平位移最大值達6.60 mm（報警值5.00 mm），水平收斂最大值4.80 mm（預警值4.00 mm，報警值5.00 mm），豎向位移最大值為-3.00 mm（預警值-4.00 mm）。

圖1 基坑支護平面示意

2 基坑圍護設計概況

2.1 基坑設計概況

本工程基坑原圍護設計分為A、B兩個基坑（即靠近軌交2號線主樓區域為A區、其余為B區）。基坑支護采用φ1 000 mm@1 300 mm鉆孔灌注樁支護及局部厚800 mm地下連續墻并組合3道鋼筋混凝土內支撐，外側采用φ850 mm@600 mm三軸水泥攪拌樁止水，A、B區間設置鉆孔灌注樁分期墻。A區施工時，B區鄰近A區50 m范圍留土保護，待A區±0.00 m層結構完成并達到90%強度后開挖并施工B區留土區域，以確保基坑在施工、挖土過程中，將對軌交隧道的影響降到最低，從而達到軌交運行安全的要求[1-3]。

2.2 A區基坑圍護設計

A區鄰近軌交2號線側基坑圍護采用厚800 mm的地下連續墻及φ800 mm@1 200 mm外側隔離灌注樁（頂部設置連系梁及加強板帶），其余三側采用φ1 000 mm@1 300 mm鉆孔灌注樁支護，內設3道鋼筋混凝土支撐，貫穿A區東西向中部設置1道厚800 mm隨挖隨拆暗撐地下連續墻（墻底標高-25.10 m），鄰近軌交側22 m范圍內被動土體采用φ850 mm@600 mm三軸水泥攪拌樁加固（樁頂標高-11.90 m，樁長9.80 m，水泥摻量20%）。A區基坑圍護平面及鄰近軌交側圍護剖面如圖2所示。

3 A區施工部署

圖2 A區基坑圍護平面及鄰近軌交側圍護剖面

圖5 基礎底板修改前后示意

根據軌交隧道位移數據并結合實際工況進行模擬計算，如果A區基礎底板仍按照原定施工部署（不分區施工）進行，待土方開挖到坑底時，軌交2號線上行線隧道的最大水平位移將達9.60 mm，最大豎向位移為-8.65 mm，將對軌交的安全運營產生嚴重影響（圖3）。因此，為確保軌交運營安全，就須對現有施工部署進行全面調整。考慮到A區土方已開挖至第3道支撐底標高-12.70 m，故將第4層土方開挖及基礎底板施工劃分為6個區塊進行（圖4）。首先同時進行1、2區土方開挖及底板施工，待1、2區底板形成后，同步進行3、4區土方開挖及底板施工，3～4區底板完成后開挖5區，5區底板完成后，最后開挖6區土方并完成其底板施工。6塊底板全部完成并達到設計要求強度后進行支撐拆除作業及地下室結構施工。

圖3 開挖到坑底模型水平位移及豎向位移

圖4 A區施工分區（右圖為優先施工范圍）

4 基坑施工保護措施

4.1 基礎底板調整

在A區相鄰軌交水平位移及水平收斂值均報警的情況下，A區基坑施工進度的快慢對于基坑變形有著至關重要的影響。為最大限度提高各底板施工速度，減少基坑暴露時間，將除深坑區域外的底板由樁承臺筏板基礎調整為筏板基礎，局部承臺上翻，減少了磚胎模及土方回填的施工時間，使得每塊區域底板施工時間壓縮3～5 d。根據施工部署優先形成的“門”字形基礎底板，猶如形成拱形支撐，有效地控制軌交側基坑變形（圖5）。

4.2 鄰近軌交側設置加筋墊層

為使第4層土方開挖后到基礎底板澆筑前這一不利期間能形成有效的臨時傳力體系，將鄰近軌交西側3～5區底板區域墊層厚度由100 mm增加至300 mm，并內配φ8 mm@200 mm單層鋼筋網片，混凝土強度提高至C25，隨挖隨澆，墊層范圍西起地下連續墻、東至3～5區東側邊線外擴1 m與1～2區底板相接。及時形成的加筋墊層減少了土體直接裸露時間、降低梅雨季節雨水天氣對基坑的影響，同時兼顧起底板鋼筋、模板施工期間臨時支撐的作用（圖6）。

圖6 加筋墊層平面及剖面示意

4.3 鄰近軌交側增加應急鋼支撐

因軌交地下站埋深較本工程基坑開挖深度淺，支撐拆除時勢必會對其產生影響，為最大限度減少支撐拆除對軌交的影響，在支撐拆除前，沿地下連續墻區域布設400 mm×400 mm×13 mm×21 mm的H型鋼斜拋撐。型鋼斜拋撐靠地下連續墻側頂標高為-10.90 m，水平寬度為4 m，沿地下連續墻每6 m布設1道（局部碰支撐位置進行微調或加密）。型鋼頂部采用厚20 mm后置埋件通過化學錨栓固定在地下連續墻上，下部與埋置在基礎底板上混凝土牛腿的埋件連接。混凝土牛腿與底板施工一起澆筑，嚴格控制混凝土牛腿的成型質量，確保后期型鋼斜拋撐受力狀態（圖7）。

圖7 斜拋撐布置平面及剖面

4.4 地下連續墻與底板連接形式調整

原靠近軌交側地下連續墻與底板的鋼筋連接采用了預埋鋼筋接駁器，因施工條件及地下連續墻的成型質量等原因，預埋接駁器的位置可能產生偏差或被破壞，且因考慮將承臺基礎改為大筏板基礎，將直接導致底板鋼筋與預留接駁器無法正常接駁。另外，考慮到施工時將會在尋找接駁器上浪費大量時間，降低工效。故為加快施工速度，底板與地下連續墻鋼筋的連接采用直接植筋法施工，大大節省了鋼筋工程的施工時間，為基礎底板的及時形成創造了條件[4-6]。

4.5 AB區基坑間增加下臥傳力帶

因沉降后澆帶位于B區（分期墻外），且因分期墻分隔兩側底板無法連通，考慮到底板鋼筋預留及連接、分期墻拆除以及底板傳力帶的設置，沿A區分期墻兩側分別預留寬1 200 mm的區域，在基礎底板底標高以下設置厚500 mm C25混凝土下臥傳力帶撐住分期墻，有效解決第3道支撐拆除后基礎底板傳力等問題。施工時先行施工下臥傳力帶，后進行底板混凝土澆筑（圖8）。

圖8 下臥傳力帶平面及剖面示意

4.6 減少基坑暴露時間

為減少基坑暴露的時間，實行24 h兩班制搶工，同時投入多臺汽車吊輔助施工。因土方開挖及基礎底板施工時正處于梅雨季節，為解決土方外運困難等因素影響，采取將土方短駁運至B區臨時堆放，同時在支撐區域覆蓋彩條布等措施，保證了在雨天等特殊天氣下土方開挖的順利進行，保證了施工進度，減少了基坑暴露時間。

4.7 增加監測頻率

在A區第4層土方開挖期間，基坑的監測頻率由原來的1次/d增加到4次/d，使參建各方及時掌握了監測數據。

5 基坑監測

在基坑開挖過程中，通過監測單位每天提供的監測資料，嚴格按預警值、報警值進行控制，若位移變化速度、位移值超過容許值，則采取措施進行及時處理。底板完成時鄰近軌交側上行線最大水平位移為7.80 mm，最大豎向位移為-4.00 mm，低于A區按整塊施工所預計的隧道最大水平位移9.60 mm及最大豎向位移-8.65 mm（圖9、圖10）。

6 結語

圖9 底板完成時軌交2號線隧道內各監測點變形曲線

圖10 鄰近軌交側基坑第4層土方開挖至底板完成期間軌交隧道變形曲線

在本工程基坑鄰近軌交水平位移報警后，經過合理施工部署，采取分塊施工、將基礎底板由樁承臺筏板基礎調整為筏板基礎、設置加筋墊層、增加應急鋼支撐、分期墻位置設置下臥傳力帶等保護措施，采取24 h搶工并輔以嚴密的監控，順利實現了基礎底板的封閉。

底板施工完成后，監測數據顯示，軌交上行線最大水平位移為7.80 mm，最大水平收斂值為6.30 mm，最大豎向沉降為-4.00 mm，達到了預期的目的，保證了軌交運行安全。經實踐證明，該系列措施安全可靠，為今后類似工程的施工積累了經驗[7,8]。