深基坑圍護工程施工對鄰近運營中地鐵的影響分析

沈榮飛

蘇州工業園區金雞湖城市發展有限公司 江蘇 蘇州 215046

1 工程概況

蘇州中心廣場項目位于蘇州工業園區湖西CBD核心區域東部，北鄰蘇繡路、南到蘇惠路、西起星陽街、東至星港街，地塊東側面向金雞湖畔城市廣場。地塊面積約209 000 m2，凈地面積約139 000 m2，地上總建筑面積約710 000 m2，地下總建筑面積約420 000 m2。主要建筑共劃分為A～H8個地塊，地上包括7棟22～54層的塔樓及6層的商業裙房建筑，地下包括3～4層的地下室。

蘇州中心廣場項目基坑工程屬超大型地下空間開發工程，基坑總開挖平面面積達138 000 m2，開挖深度最深達到22.25 m，總出土方量達2 200 000 m3。

蘇州中心廣場項目恰好位于運營的地鐵1號線旁（圖1），基坑與運營中的軌道交通1號線站廳最近距離為6.5 m（圖2），與運行中的軌道距離約16.8 m（圖3），結構底板埋深約17.5 m，在地下1層將與軌道1號線東方之門站站廳層平接。

2 地質條件

場地地貌單元屬長江三角洲太湖流域沖湖積平原，勘察資料揭示：142.30 m以淺各土層由第四系沉積的黏性土和砂性土組成，土層分布較穩定，呈水平成層的特點。根據土層沉積年代、成因類型、土性和狀態，并參考本地區土層劃分經驗進行分層，可分為12個工程地質層，23個工程地質亞層，層厚1.50～11.20 m不等，其中以⑨2層為最，錐頭阻力平均值達9.42 MPa。

圖1 地鐵與基坑的平面關系示意

圖2 地鐵站與本工程相對關系示意

圖3 地鐵軌道與本工程相對關系示意

主要水文地質條件：潛水埋深為0.3～0.7 m。微承壓水賦存于⑤層粉土中，穩定水位標高0.78～1.25 m；第Ⅰ承壓水賦存于⑨2粉土夾粉砂層中，第Ⅱ承壓水賦存于?2粉土夾粉質黏土、?1粉細砂層、?2粉砂層、?4含礫中砂層中。

3 圍護施工試驗

本工程基坑圍護采用常規的三軸攪拌樁＋地下連續墻＋三軸攪拌樁體系，為保證鄰近地鐵的運營安全，我們在圍護施工之前即進行了一系列試驗和分析[1-3]。

近地鐵側三軸攪拌樁試驗共選取3組，并在距離攪拌樁試驗樁6 m位置處布設了土體測斜管，測點數量及深度與三軸水泥土攪拌樁組數及樁長相對應。其目的是通過試驗了解三軸水泥土攪拌樁在不同施工參數下對鄰近土體的影響，并通過試驗優化施工參數，以減少三軸水泥土攪拌樁成樁施工時的擠土影響。根據試驗數據，我們適當調整了相應的施工參數，并在滿足三軸水泥土樁施工對周邊土體（6 m處）的擠壓影響小于2 mm，報告地鐵監護部門并取得同意后，方能開展全面施工。本工程攪拌樁樁底標高按照地鐵側標高控制，為－23 m，三軸攪拌樁施工設備選擇SF808有垂直度液晶顯示和自動糾偏功能的機架配置進口鉆頭進行作業（圖4）。

待三軸攪拌樁試樁養護28 d后，進行取芯檢測（圖5）。根據試樁結果確定好各項參數后，落實好混凝土、鋼筋等材料供應及加工、復試等工作，并在正式地下連續墻施工前3～5 d，進行成槽的施工，成槽寬度為0.8 m和1 m，成槽設備選用寶峨GB46液壓抓斗成槽機，墻底標高為－31.95 m。

圖4 土體測斜管布置平面示意

圖5 取芯樁位布置示意

4 成樁技術參數及要求

根據基坑圍護設計的施工要求，我們對三軸水泥土攪拌樁的水灰比進行試配，水泥土配比的技術參數按地下連續墻內排和外排設置：內排三軸攪拌樁水灰比為1.2～1.5，其下沉速度≤0.5 m/min，提升速度≤1 m/min，單樁水泥摻量＞20%；外排三軸攪拌樁水灰比≤1.2，其下沉速度≤0.3 m/min，提升速度≤0.5 m/min，單樁水泥摻量亦＞20%。

1）測斜管埋設完成后需待管體及讀數穩定后再進行三軸攪拌樁施工，以免數據失真對三軸攪拌樁施工造成不利影響，此項工作由專業監測單位實施監測。

2）每根三軸攪拌樁施工都須對3根測斜管進行監測及數據記錄。

3）施工中的記錄包括：三軸攪拌樁基本施工參數、水泥漿相對密度、泵送流量、水泥用量、單樁施工時間、每根三軸攪拌樁施工相對應的測斜管監測數據。

4）水泥摻量以試樁且≥20%結果為準。

5）三軸攪拌樁施工時每班組需做試塊同條件養護。

6）施工過程采用做2組跳5組的跳倉施工法進行。

5 成樁測試

施工過程中按以下時間節點進行監測[4-6]：在施工開始前對所有測斜孔進行初始值的測量；當鉆桿下沉到12 m時，設備停止下沉，對三軸攪拌樁樁位正對應的測斜管進行第1次測斜；下沉到32 m時，設備暫不提升，對三軸攪拌樁樁位正對應的測斜管進行第2次測斜；提升到地表時對三軸攪拌樁樁位正對應的測斜管進行第3次測斜；待施工完成24 h后，再對所有測斜管進行第4次測斜。

6 變形情況綜述

6.1 普遍變形規律

地下連續墻外側三軸攪拌樁施工階段對土體擾動較大，位移比較明顯，施工完內側三軸攪拌樁時土體變形回落一部分，在開始地下連續墻導墻施工時繼續回落，在地下連續墻成槽施工時土體又繼續小幅位移。

6.2 最大變形量

在三軸攪拌樁施工階段12 m以上部分對土體擾動較大，均超過1.00 mm，累計最大變形量為1.71 mm，成槽施工階段在地面2 m內的土體擾動較大，變形量均大于1.00 mm，整個過程BTCX1點（距坑邊6 m）累計變形3.12 mm，在地表1 m內，在軌道隧道標高位置土體擾動累計變形為2.36 mm。整個過程BTCX2點（距坑邊9 m）累計變形2.24 mm，在地表1 m內，在軌道隧道標高位置土體擾動累計變形為1.91 mm。

7 地鐵保護施工的關鍵技術方案

1）技術參數優化見表1。

表1 三軸攪拌樁技術參數優化

2）在地鐵側剛開始鉆進時應注意控制鉆進速度，保證對周邊土體（8 m處）的擠壓影響要＜2 mm，并且遵循先外后內（先做近地鐵側，后做遠離地鐵側），跳倉施工，即做2組樁，跳5組樁，再做第2排，最后結合實際監測數據適當停工等待并調整跳打方式和距離（圖6）。

圖6 跳倉施工原則

3）場地深度7～15 m處為⑤粉土夾粉砂，此處適當增加膨潤土，并控制提升速度，以確保三軸攪拌樁垂直度。

4）施工時地下連續墻成槽前槽壁加固已達設計強度1 MPa，此時進行地下連續墻成槽施工，對地鐵的影響可進一步減小。

5）靠近地鐵側的地下連續墻施工分三塊進行。施工時，先在第1幅地下連續墻處進行成槽，成槽完成后跳至第10幅地下連續墻處成槽，第1幅地下連續墻吊裝鋼筋籠，灌注混凝土；第10幅地下連續墻成槽后跳至第19幅處成槽，第10幅地下連續墻吊裝鋼筋籠，灌注混凝土，以此類推，提高施工效率，保證地鐵安全。

6）地下連續墻第1、2抓的成槽機掘進速度應控制在16 m/h左右，第3抓掘進速度控制在20 m/h左右，當挖至槽底2～3m時，應放下測繩測深，防止超挖和少挖。槽壁加固底部22～25 m段的成槽及混凝土澆筑應嚴格要求在地鐵運營非高峰時間段10～12 h內施工，以確保地鐵運營安全。對該槽段施工工序要合理安排，確保按規定時間完成。施工過程中派專人進行監控，并做好記錄，在規定時間外嚴禁對此段進行開挖。

8 結語

為了達到對鄰近已運營的地鐵站房（＞6 m）及隧洞管片（＞16 m）影響最小的目標，本工程圍護施工主要確定并控制好如下指標：

1）檢驗三軸攪拌樁施工工藝的可行性以及成樁質量，確定實際采用的水泥摻量（不低于20%）、水泥漿液水灰比、成樁工藝、鉆機下沉與提升速度等施工參數和施工步驟。

2）確定了單根三軸攪拌樁的成樁持續時間和三軸攪拌樁內槽壁加固不同水泥摻量對挖土及成槽的影響。

3）確定了單幅地下連續墻各工序完成的持續時間，并檢驗施工工藝的可行性以及成墻質量。

4）確定了地下連續墻成槽合適的成槽機械、施工工藝、成槽過程中各層土質下的泥漿配比、槽壁穩定情況、清槽后的泥漿相對密度及沉渣厚度。

5）確定各工序施工對土體的擾動情況。

工程實踐證明，上述措施應用得當，取得了理想的成果，其經驗可供類似工程參考。