臨近地鐵超深基坑支護施工研究

徐國偉

摘 要：本文結合工程實例，介紹了某臨近地鐵OCC 基坑設計過程中采取的基坑分期開挖、袖閥管注漿加固、設置板撐提高支撐體系剛度、預留反壓土體、設置 回灌井、根據基坑及支撐體系特點設計合理的開挖及拆撐順序等措施對于減小基坑開挖對既有地鐵的影響起到了很好的效果。

關鍵詞：深基坑；支護；施工技術

1圍護結構設計概況

基坑深度范圍內從上往下依次分布有人工填土、粉質粘土、 圓礫土、粉土及細砂等土層，以圓礫土為主，層底埋深多在 20 m 以內，地下室基底位于圓礫土。地下水位為地面以下 2 m。

基坑的支護采用 800 厚地下連續墻 + 內支撐形式，基坑深度為 16. 5 m ～ 18 m，連續墻嵌入深度為 14 m，局部 15 m，插入比約為 0. 85，基坑等級為一級。

結合本基坑的特點及塔樓的位置，基坑水平支撐體系采用桁 架混凝土支撐，主力支撐采用對撐及角部斜對撐的布置形式，同 時留出塔樓核心筒位置，使不影響主塔樓核心筒的結構施工，縮 短整體工期。

2深基坑施工方案

2.1分期開挖

因基坑環境復雜，變形要求嚴格，且基坑異形，為了保證支撐系統受力均勻，控制基坑開挖對既有地鐵隧道的影響，經評估分析， 本工程基坑采用分期施工方案，即先施工遠離地鐵的大基坑（ 一期） ，待大基坑地下室施工完成后再對小基坑（ 二期） 進行開挖。

2. 2加固措施

基坑距離既有地鐵線過近，距車站風亭最小凈距僅0. 57 m，為了控制基坑開挖對既有地鐵隧道及車站結構的影響，需對基坑與 地鐵結構之間的土體進行加固保護，保護的原則為盡量減小對原 狀土體的破壞，增加土體的強度及變形模量，同時對土體起到一 定的穩定作用。根據地質條件及現場條件，在距離風亭最近的位 置處進行袖閥管預先注漿加固，距離風亭及區間較近位置處設置 袖閥管，根據后續施工情況再確定是否跟蹤注漿。

2. 3設置板撐

OCC 基坑距既有地鐵過近，場地有限、基坑異形且在多處形成大陽角等，因此，應增加支撐體系的水平剛度，控制基坑變形及對 既有地鐵線的影響，綜合考慮第一道支撐體系在距離地鐵較近處及 陽角位置設置板撐以增加支撐體系的水平剛度，有效控制變形。同 時可兼做棧橋板，解決因場地緊張所帶來的施工組織問題。

2. 4基坑降水方案

基坑開挖影響范圍內的地層主要為粉質粘土及圓礫土層，采用坑內降水，同時起到疏干土體的作用； 采用 600 管井降水，基坑內降水井 200 m2 布置一個，降水井深度為基底以下 6 m，基坑施工期間保持坑內水位在開挖面以下 1 m。由于本基坑面積大， 降水影響范圍大，而地下水位的變化會引起地鐵隧道結構受力的變化，降水亦對沉降有一定的影響，因此基坑開挖降水期間，在基坑外設立一定的回灌井，盡量減小坑內降水對地鐵結構及周邊建筑物的影響。

3圍護結構及支撐體系設計

3.1圍護結構的設計

OCC 屬于深基坑工程，周邊建（ 構） 筑物距離基坑較近，且基坑范圍內土層多為圓礫土，滲透系數大，此處地下水豐富，因此，綜合比較并根據彈性地基梁法 經過計算，本基坑采用 800 mm 厚地下連續墻加三道內支撐的圍護結構形式，基坑深度為 16. 5 m ～ 18 m，連續墻嵌入深度為 14 m / 15 m，插入比約為 0. 85。

3.2水平內支撐體系設計

因二期基坑規則簡單，因此主要介紹一期基坑支撐的設計，OCC 一期基坑為在多處形成大陽角的異形基坑，且周邊建（ 構） 筑物復雜，因此，本工程選用剛度大且布置靈活的現澆混凝土桁架 支撐體系。除采用對撐和斜對撐組合的桁架支撐體系外，為了控 制基坑變形，同時解決場地緊張帶來的施工組織問題，除第一道 支撐處設置大棧橋板兼做板撐外，二、三道支撐在局部位置亦設 置板撐，增加支撐系統剛度，同時可兼做施工堆料場地及部分垂 直運輸中轉場地。經過對桁架體系的反復計算并優化調整，支撐 平面布置圖如圖 1 所示。

a）第一道支撐平面布置圖b）第二、三道支撐平面布置圖

圖 1 混凝土桁架支撐平面布置圖

3.3立柱設計

結合支撐設計，支撐體系豎向需設置立柱，非板撐區域立柱設計與平常立柱設計無異，均采用型鋼組合焊接拼接而成的格構柱作為豎向支撐，但因本基坑支護設計了較多的棧橋和板撐， 支撐體系也較為復雜，部分區域立柱承受了較大的荷載，又不能無限增加格構柱斷面尺寸。因此，在設計過程中，特采用了一種臨時型鋼格構柱灌芯裝置，即在不增加組合型鋼尺寸以及樁基礎的前提下，將空心型鋼格構柱進行灌芯，形成一種實心的組合型鋼格構柱，大大提高格構柱的抗彎、抗剪及抗扭能力。

3. 4 三維檢算

為了確保設計的合理性，設計同時進行了三維檢算，經計算，地連墻最大位移 20. 5 mm，迎土側最大彎矩為 1 255 kN·m，背土側最大彎矩為 814. 7 kN·m，支撐最大軸力為 9 108 kN，與二維計算結果差別不大，基本一致。

4 現場監測

基坑開挖期間對基坑變形、地鐵及臨近建（ 構） 筑物的沉降等進行了緊密監測。靠近 2 號風亭地連墻位移最大值 20. 57 mm，接 近 控 制 值21 mm，出現在靠近 2 號風亭基坑陽角處地下室底板澆筑完成后拆除第三道支撐時，主要原因為施工時先澆筑底板后架設后澆帶換撐導致換撐不能有效頂緊，經過之后的工序調整，后澆帶換撐受力且變形協調之后此處位移逐漸減小至 19. 29 mm，并趨于穩定。

臨近建 筑 最 大 沉 降 出 現 在 公 交 住 宅 樓 處，最 大 沉 降 值8. 4 mm，大于控制值 7 mm，但后續沉降未再繼續增加，傾斜值0. 56‰，小于控制值 2‰。

地鐵車站 2 號風亭最大沉降值 5. 4 mm，小于控制值 20 mm，傾斜值 0. 36‰，小于控制值 2‰； 地鐵隧道最大沉降 6. 4 mm，小于控制值 15 mm； 隧道收斂值 - 2. 7 mm，小于控制值 10 mm； 軌距累計變化最大值 3. 8 mm，小于控制值 - 2 mm ～ + 6 mm； 軌道水平變形最大值 2. 2 mm，小于控制值 3 mm。

5結語

臨近既有地鐵線及建（ 構） 筑物較多的復雜異形深基坑設計，除了采取直接的保護措施之外，還應在基坑支護設計中融入對既有地鐵線及既有建（ 構） 筑物的保護理念，將基坑開挖對其的影響降低到最小。OCC 基坑設計過程中采取的基坑分期開挖、袖閥管注漿加固、設置板撐提高支撐體系剛度、預留反壓土體、設置回灌井、根據基坑及支撐體系特點設計合理的開挖及拆撐順序等措施對于減小基坑開挖對既有地鐵的影響起到了很好的效果。

參考文獻：

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