臨近地鐵隧道深基坑支護的運用

區振亮 廣州港工程管理有限公司

1.引言

華南國際港航服務中心二期項目有四層地下室的超深基坑，而支護形式采用地下連續墻加內支撐。地下連續墻優點在于剛度大、擋水抗滲，使整個基坑與外側得到很好的隔絕，對旁邊地鐵隧道起到很好的保護作用。

2.工程概況及特點

華南國際港航服務中心二期項目場地西側為魚珠東路，北側為黃埔大道及其下方在建地鐵隧道，南側為規劃路，東側為空地。北側相鄰在建廣州地鐵13號線區間隧道，其地下連續墻外邊線距地鐵隧道邊僅6m，另外，靠近地鐵一側基坑連續墻長102米，而地鐵13號線區間隧道埋深為地表下19.78m。該基坑開挖深度約19m，圍護結構采用1000(800)厚連續墻+三道支撐的支護型式。靠近地鐵隧道一邊（北邊）、基坑西北角及基坑東北角的連續墻為1000mm厚，其它連續墻為800mm厚，連續墻與導墻間采用攪拌(止水)樁搭接。北邊地鐵側連續墻導墻外增設一道隔離(止水)攪拌樁，要求樁端進入不透水層不少于1m或到達砂巖層面。下面給出靠近地鐵隧道與不靠近地鐵隧道等代表性連續墻剖面圖（圖1，圖2）。

圖1 靠近地鐵一側基坑剖面

圖2 不靠地鐵基坑剖面

3.地鐵側的施工保護措施

遵循地保辦、廣州地鐵集團對地鐵區間隧道保護的規定，本工程基坑靠近地鐵一側的長達102m的區域劃分為保護范圍。

本工程的基坑開挖深度約為19m，基坑支護結構采用地下連續墻+混凝土水平支撐的形式。為確保該基坑施工的順利進行，以及保障地鐵隧道的安全，基坑采用了順作法，并按照分層、分步、對稱、平衡、限時的原則開挖，支撐的拆除采用靜爆施工，并在地鐵側增設一排攪拌樁，以及委托兩家第三方監測單位對基坑和地鐵隧道進行監測。具體如下：

（1）加大基坑圍護體連續墻厚度，地鐵側的連續墻厚1000mm，非地鐵側連續墻厚800mm。

（2）為了保證工程施工對臨邊地鐵隧道不產生不良影響，臨近地鐵隧道一側的連續墻增加一排單軸攪拌樁，樁徑550mm，間距400mm。攪拌樁深度為穿過砂層，進入不透水層（淤泥層）不小于1m；部分巖層沒有淤泥層，需在砂層、巖層交接面駐腳攪拌不小于10min；地面標高下2m可為空樁。增加一排攪拌樁以保證地下連續墻施工時達到有效防止周邊水土流失和塌孔的目的，確保地鐵周圍地層的結構穩定。并且在地鐵臨邊側增加一排的攪拌樁施工完成前，該側地下連續墻暫不能進行施工。

（3）北側臨近地鐵區段-4層地下室范圍內回填C20素混凝土，回填至地鐵隧道管面以上二米的范圍。

（4）臨近地鐵一側的地下連續墻成孔取消沖孔方式，以減少對地鐵隧道巖層的擾動。改用旋挖樁機成孔，配合成槽機成槽的方式。但由于旋挖樁機成孔不能完整成槽，仍需要以沖孔機修邊。多臺沖孔機同時進行修邊下錘時，不但應控制施工節奏，避免產生共振，樁機也應該分散布置。

（5）本項目基坑工程須合理安排施工工期。在地鐵隧道鋪軌前完成臨近地鐵側地下連續墻的施工。

（6）施工過程需加強和地保辦的溝通。地鐵臨邊側工程施工前，需邀請地保辦的相關人員到施工現場進行專項技術交底。

（7）基坑支撐拆除所帶來的動作可能會對地鐵隧道產生不利影響，故基坑支撐梁采用靜力破碎法拆除。拆除順序如下：拆除聯系撐→角撐→對撐→腰梁。使原支撐的應力按要求逐步均衡釋放。

（8）基坑施工全過程，需有第三方監測單位對本基坑進行監測；另外還需委托第三方監測單位對地鐵隧道進行實時監測；本項目地下工程施工前、后，須對地鐵進行既有結構內觀、裂縫等項目的初始及工后普查、記錄、確認。

（9）地鐵結構上方禁止設置通道或堆載，嚴格控制臨近地鐵側基坑邊的荷載。

4.基坑支護施工工藝流程

如圖3。

圖3 基坑施工總體工藝流程圖

5.水泥攪拌樁施工

應地保辦、地鐵公司要求，為了保證對臨邊地鐵隧道不產生影響，基坑北靠近地鐵一側長達108m的范圍增加一排水泥攪拌樁，使之起到與地鐵隧道間更好的止水支護作用。水泥攪拌樁采用單軸四攪四噴的施工方法，要求①穿透砂層進入不透水層不少于1000mm，②在沒有粘土層的砂巖結合面進行座漿處理(注漿攪拌時間≥10min)。必須保證攪拌樁的搭接質量，搭接時間不大于24小時，如間歇時間過長，應采用局部補樁或注漿措施。攪拌樁加固后的水泥土28d內抗壓強度設計值須大于0.6MPa。

6.地下連續墻施工

原地下連續墻與外側土方對基坑已起到很好的阻隔作用，現在地鐵一側墻的厚度增加，其對旁邊地鐵隧道起到更好的保護作用。

本工程地下連續墻既是基坑支護結構，也是基坑止水結構。本工程共73幅地下連續墻，地下連續墻厚1000/800mm，單元槽段長一般為6m，基坑角部槽段長為4m以下，槽段最大深度為27m。墻體水下混凝土強度等級為C30，抗滲等級為P6。

本基坑工程開工時，地鐵盾構施工已經通過本工程施工場地。為減少對地鐵施工的不良影響，安排先從800mm厚連續墻開始，根據第三方監測單位出了隧道測量初始數據和接到地保辦施工批復同意施工的意見，后再施工靠近地鐵（基坑北側）的1000mm厚連續墻。工程按照順時針方向施工。為不影響地鐵施工，北邊靠地鐵一側的連續墻需在13號地鐵線鋪軌調試前完成。

7.混凝土支撐施工

本基坑工程支撐梁均為現澆，砼強度等級為C30，保護層厚度為30mm。支撐的腰梁和支撐梁混凝土澆注應連續進行，嚴防施工時支撐梁變形。混凝土支撐梁強度達到設計強度80%以上以后才能開挖支撐以下的土方；基坑開挖時應分段分層開挖，分段長度不得超過20m。為保證支護樁和支撐系統受力均衡，分區挖土時應對稱、均衡地進行。嚴禁超挖及對坑底土體的擾動。

8.土方開挖施工

為了減少可能對地鐵隧道不利影響的時間，土方開挖與支撐梁施工按事前的組織規劃同步進行，土方開挖應遵循分區、分塊、分層、對稱、限時的原則，嚴禁超挖。土方開挖在水平方向的兩側對稱位置同時開挖，在垂直方向上自上而下分四個階段開挖。第一階段從現有地面挖至第一道支撐梁梁面標高處；第二階段挖至第二道支撐梁面標處；第三階段挖至第三道支撐梁面標處；第四階段挖至基坑底。

開挖至巖層段，為使本基坑施工振動對地鐵隧道的影響降到最低，擬劃分區域采用動、靜爆施工措施，靠近地鐵一側21米以內的范圍采用靜爆破碎法施工，21米以外的范圍采用動爆法施工，如圖4所示。

圖4 進入強風化巖層后開挖施工區域劃分圖

9.混凝土支撐拆除

本工程基坑面積大，地下室主體結構施工分區按施工縫設置進行，混凝土支撐的拆除工作也須按主體結構施工順序分段實施。當施工結構側壁至支撐梁底，水平結構換撐梁(板)已經完成，且結構強度達70%以上時即可開始支撐梁拆除。為確保不影響地鐵隧道的施工，本工程采用靜力碎法拆除支撐梁。利用吊車將重約2噸的4臺微型履帶式挖掘機吊上樓蓋，啟動微型挖掘機炮頭，對已采用靜力破碎的支撐梁進行機械振動破碎(保證混凝土塊粒徑小于40cm）。支撐梁拆除時，先拆除聯系撐、角撐、對撐、腰梁，使原支撐的應力按要求逐步均衡釋放。

10.結束語

根據基坑監測以及地鐵隧道變形監測數據顯示，若基坑以及地鐵隧道的水平位移、沉降變形微小，基坑及隧道結構則為安全。在大城市的建筑行業中，深基坑與地鐵隧道并存的情況不少，為避免對地鐵隧道產生不利影響及推進原本基坑的施工，施工單位必須事先綜合考慮各種應對措施。而根據工程實例，地下連續墻搭配內支撐及相應其他措施，是非常適合在臨近地鐵隧道的情況里運用。