近地鐵項目的基坑支護工程設計與施工

宋文皓，邵珠令，李 綱，呂金剛，李偉功，朱立強（中建八局第二建設有限公司上海公司，上海 201206）

目前，以地鐵為主的城市軌道交通不斷發展，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，對軟土地基范圍內已運行車站一側基坑開挖的情況進行分析。

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第 2站，為地下雙層島式車站，位于蘇州市相城區文靈路與蠡方路路口南側，于 2017 年 4 月 15 日投入使用。

蘇地 2017-WG-04 號地塊項目東側為已運營的蘇州軌道交通 4 號線，項目北側基坑正對著軌道交通 4 號線張莊站，北側基坑在軌道上投影總長為 268.30 m，其中車站長度為190.00 m，隧道長度為 78.30 m。南側基坑在軌道上的投影總長為 120.00 m，均為隧道結構。兩基坑在軌道投影的間距約 45.00 m。 本項目北側基坑東側邊線距離軌道交通 4號線張莊站北側隧道結構最近距離為 13.60 m，距離南側隧道結構最近距離為 34.50 m，距離車站主體結構最近距離為5.20 m，距離1號出入口最近距離為 8.40 m，距離 4 號出入口最近距離為13.60 m。南側基坑東側邊線距離軌道交通邊線最近距離約 17.9 m。整體開挖深度在 5.05～5.75 m。

2 工程地質與水文地質

擬建地塊所在的蘇州市相城區，地貌單一，為第四紀松散沉積物組成的堆積平原地貌，場區內地勢平坦。基坑內土層由上而下依次為：①1雜填土、①2素填土、①3淤泥、②黏土、③ 粉質黏土、④ 粉土夾粉質黏土、⑤ 粉質黏土、⑤1粉土、⑥ 黏土、⑦ 粉質黏土、⑧ 粉質黏土、⑧3粉砂、⑨粉質黏土與粉砂互層、⑩ 粉質黏土。各土層物理力學性能指標如表 1 所示。

表1 土層物理力學性能指標

場地內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、側向徑流排泄。勘察期間，鉆孔內地下水穩定水位標高一般為 1.30～1.44 m，初見水位與穩定水位一致。

（2）微承壓水主要賦存于 ④ 粉土夾粉質黏土和 ⑤1粉土層中，該含水層在整個場區內分布較廣，厚度較大，水力聯系性好，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，主要受遠處較深河流的側向徑流補給，與河水間存在一定的水力聯系，水位與河水位基本規律地同步升降，但其幅度較小，時間稍有滯后，微承壓水位常年略低于當地河水位，年變化幅度 1.00 m 左右。勘察期間通過套管隔水實測得微承壓水穩定水位標高在 0.90 m 左右，其初見水位一般為 -9.00～-3.50 m。

3 基坑圍護結構設計

通過搜集資料，發現軌道施工采用地下連續墻圍護設計，且已經實施。結合本項目地勘情況，開挖深度，地下室施工周期等因素，并綜合安全性、經濟性，確定灌注樁+三軸止水帷幕+冠梁壓頂的圍護設計形式。

基坑東側位于軌道交通 4 號線保護區范圍內。北地塊采用Φ700 mm @ 900 mm 鉆孔灌注樁，后排每隔 4.50 m增設一根Φ700 mm 的灌注樁，樁長 11.10 m。南地塊采用 800 mm @ 1 000 mm 鉆孔灌注樁圍護形式，樁長 12.60 m。通過將地下室外墻緊貼基坑圍護結構，基礎底板第一時間換撐，從設計上減少基坑暴露時間，降低安全風險。

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）沿軌道交通一側的圍護結構施工之前，應設置測斜管等監測點，實施監控圍護結構施工對軌道交通的影響，并動態調整施工方案[2]。該側應嚴格控制圍護結構施工速度，施工速度應根據監測結果數據調整。

（2）沿軌道交通一側基坑應嚴格分塊開挖，及時支撐，確保控制到位。

（3）加強監測，進行信息化施工，軌道交通區域做好跟蹤監測，并根據監測結果及時調整施工順序。

（4）加強圍護樁施工質量控制，確保圍護體的剛度及止水性能，滿足設計及規范要求，達到控制圍護結構的側向變形的要求。

4.1 基坑保護要求

基坑東側臨近已運營的軌道交通 4 號線盾構區間隧道及張莊站，對圍護結構變形控制要求較高。蘇州軌道交通基坑變形控制保護等級標準如表 2 所示。

表2 蘇州軌道交通基坑變形控制保護等級標準

按照設計方案要求，軌道交通 4 號線區間隧道保護區范圍內基坑變形控制保護等級為二級。變形控制標準為：變形控制等級標準為二級，地面最大沉降量 ＜40 mm，圍護結構最大水平位移 ＜50 mm。

4.2 基坑監測措施

（1）前期準備。軌道側基坑監測工作包括方案評審、材料準備（儀器設備、監測棱鏡、通信設備、供電設備等）、設備場外調試、辦證等相關工作。

（2）監測全面實施軌道側的主要工作為軌道交通結構監測點布設、影像資料采集、初始值采集、軌道交通與在建項目之間的環境監測點布設等相關工作。

（3）監控量測工作。對各類建設項目監測點進行布設，對已經完成布設的監測點進行數據采集、數據處理及分析工作。

（4）監測總結（項目結束后 1 個月）。對基坑、軌道交通和周邊環境監測的各項數據進行監測總結。

針對監測異常數據，第一時間通知到項目參建各方，按照應急預案執行應急措施。

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濟損失將十分嚴重。根據優化設計方案、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 號線盾構區間隧道，為控制已建盾構區間隧道的水平變形使其能達到軌道交通保護標準要求，本基坑臨近軌道交通側圍護結構剛度較大，施工時要保證該側圍護結構質量，并保證加固效果。

本基坑工程圍護結構靠近軌道交通側有灌注樁、三軸水泥攪拌樁止水帷幕等多種形式。施工過程中應注意組織好施工步序，避免圍護結構施工時給區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。基坑施工采用盆式開挖、四周留土的方法。每層土方開挖時，四周預留寬度為 10.00 m左右的土方，將其作為應力緩沖區，以減少對周邊環境的影響。特別是在東側的軌道交通區間隧道作業時，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間隧道的安全[3]。

（2）預留土體的挖除措施。按“分層、分區、分塊、分段、分時”的原則，利用“時空效應”，將預留土體限時、對稱且平行開挖[4]。按照后澆帶位置，每段長度 ≤30 m，分段分層開挖，每層開挖深度 ≤2 m，臨時邊坡坡度 ≤1:2，坑底 30 cm 土方使用人工修底，墊層在開挖后 8 h 內澆筑，并澆筑至圍護邊。每塊土體從開挖至坑底到基礎底板施工完在 15 d 內完成，軌道交通保護區內在 5 d 內完成。

4.5 地下管線保護措施

對于地下管線，在施工前已經過調查和探測，并出具基坑周邊管線圖。為防止管線損壞引起危害，施工前應準備并做好管線標識。根據基坑周邊管線圖，本工程周邊管線含有DN 400 飲用水管道、移動光纖、DN 400-1200 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 語

本文結合蘇州軌道交通 4 號線張莊站一側 2017-WG-04號地塊項目基坑設計、施工、監測全階段情況，分析得出以下結論。

（1）項目基坑距離地鐵軌道和站臺較近，基坑設計、監測、施工必須合理制訂方案，組織進行專家論證，滿足軌道和基坑安全、穩定，多角度保障基坑和軌道安全。

（2）利用自動化監測技術，密切關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，盡可能將基坑側基礎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。