沿海地區狹小空間條件下附屬結構施工技術研究

浦振宇

(中鐵隧道股份有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引 言

隨著城市軌道交通的快速發展，地下空間開發力度不斷增大，隨著占用的土地逐步增多，過程中經常面臨復雜的周邊環境問題。本文以沿海地區富水砂層為例，研究在狹小空間范圍下開挖基坑采用不同圍護結構和止水帷幕形式組合止水效果的研究。在實際應用中，由于地下管線、障礙物及施工質量的影響，基坑圍護結構止水帷幕的效果往往很難達到預期，導致出現滲漏，若無提前制備應急措施，導致圍護結構間出現滲漏，容易影響基坑的開挖。

目前國內外學者對止水帷幕施工已有了長足的施工研究經驗[1，2]，但對于狹小空間富水砂層地層下，如何合理選用圍護結構止水帷幕，往往仍是憑借經驗及出現問題后的補救措施[3-5]，針對此問題，本文以某城市地鐵風亭附屬結構為例，研究在小范圍內受到空間限制的條件下，通過不同止水帷幕的選擇與優化，提出了在富水砂層圍護結構出現滲漏水條件下的處理措施及研究結果，可為類似周邊環境、地層情況下的地鐵車站、附屬結構圍護結構設計、施工提供一定經驗。

1 工程概況

1.1 線路概況

本車站主要位于市城區內，本次文章以此車站附屬結構風亭為例進行討論說明。車站周邊以多層廠房及辦公樓為主，共設2組風亭、4個出入口(含1個預留出口)、1個安全疏散口。

此風亭附屬結構基坑深10.34 m，局部坑深11.84 m，覆土厚度3.54 m。

1.2 工程地質與水文地質

(1)工程地質情況

此附屬結構風亭基坑依次穿越穿越雜填土<1-2>、填中粗砂<1-4>、粉質粘土<2-1>及(含泥)中粗砂<2-4-6>，基底坐落于粉質黏土<2-6>，圍護結構繼續穿越(含泥)粗中砂<2-4-6>，坐落于(含砂)粉質黏土<3-1-2>。

(2)水文條件

勘察范圍內所有鉆孔均遇見地下水?？辈鞎r測得鉆孔中初見水位埋深為1.60～3.40 m，初見水位標高為3.94～5.71 m；穩定水位埋深為1.48～2.80 m，穩定水位標高為4.45～5.94 m。

勘察區內主要有上層滯水、潛水及承壓水三種類型地下水，其中上層滯水及潛水水位變化主要受氣候的控制，年變化幅度2.0～3.0 m。松散巖類孔隙承壓水的富水性及導水性較強，以側向補給為主，局部接受上層地下水補給，以下滲及側流等方式排泄；基巖孔隙-裂隙承壓水發育于全風化、強風化和中等風化帶中，主要接受越層孔隙裂隙水補給，向低處排泄，總體水量一般。

2 場地受限條件下的方案選擇思路

2.1 周邊管線保護性要求高

此風亭施工前，施工單位對既有管線進行探查，發現周邊除主體結構面外，三側均有近接既有管線，但由于管線未侵入圍護結構原因，管線未進行遷改，其中北側給水管距圍護結構外邊線2.37 m，污水管、雨水管、 電力管沿三側繞行， 分別距圍護結構1.33 m、0.88 m、3.09 m，南側通訊管線距圍護結構外邊線2.61 m。三側均為近距離臨近既有管線，施工過程中對管線保護性要求高，導致中途多次變更圍護方案。

2.2 場地狹小，圍護結構方案變更思路

(1)原設計采用φ800@1 000灌注樁，沿深度方向設置一道混凝土+一道鋼支撐(φ609 mm，t=16 mm)，四周外部采用φ650@450三軸攪拌樁止水，基坑采用明挖順作法施工。后因三軸攪拌樁施工機具設備過大，施工過程中過于靠近管線，又將近接管線部分變更為高壓旋噴樁(1∶1水灰比，20 MPa漿壓)。

(2)在開挖過程中發現，在富水砂層(填中粗砂<1-4>、(含泥)中粗砂<2-4-6>)地層條件下，高壓旋噴樁施工效果不理想，擬對樁間進行無收縮后退式WSS注漿填補滲漏，對部分已知滲漏點進行封堵后，發現仍然出現滲漏情況，并在附近觀察井及建筑物下發現漿液，說明地下水流速較高、水流豐富，采用普通注漿工藝很難達到止水效果。

(3)針對上述情況，項目及時制定措施，針對樁間滲漏水情況，采用MJS工法樁施工方案(φ2 000@1 300，1∶1水灰比，40 MPa漿壓)，通過MJS工法樁對周圍地層擾動小、切削咬合半徑大的特點，有效進行樁間的止水施工。

(4)事后進行技術層面分析，在狹小空間、富水砂層等條件下進行圍護結構施工，若地連墻、SMW工法樁等形式無法使用時，應當選擇咬合樁一類全封閉性圍護結構，減少因富水砂層地下水量大、流速快等特點，造成高壓旋噴樁、WSS注漿等常規注漿手段失效而導致的基坑圍護結構滲漏水。

3 現場管控要點

3.1 高壓旋噴樁施工參數管控

在原設計中未增設MJS工法樁的情況下，高壓旋噴樁施工質量的好壞，直接決定樁間止水的效果，同時由于臨近既有管線，如雨污水、通訊、電力管線等，對于漿壓、切削半徑、注漿量的管理需嚴格按照設計要求進行管控，施工前需查看地層標貫值、密實度、滲透性，判定地下水流速等基本信息，制定專項施工計劃，施工過程中重點管控噴漿壓力、鉆桿提升速度、漿液流量及總水泥用量，在確保水泥用量滿足設計要求前提下，均勻填充地層間隙。

3.2 降水管控

由于底部存在較深厚(含泥)粗中砂<2-4-6>、(含砂)粉質黏土<3-1-2>，且上部覆蓋隔水層粉質黏土<2-6>，故地層中存在一定的承壓水，且隔水層薄弱，存在一定突涌風險，基坑內共設置5口疏干井、2口降壓井。在開挖過程中，因富水砂層原因，既要做好墻縫滲漏點的觀測，又要實時監控地下水位的高度變化，隨挖隨降，保持基底及圍護結構墻縫間的干燥。

3.3 MJS工法樁施工管控

在后續基坑開挖過程中，基坑四周出現多處樁間明顯滲漏水，施工單位通過注漿(WSS無收縮后退式)止水的措施，未能有效進行樁間的堵漏止水，判定此處地層潛水水量較大、流速較快，再通過正常注漿方式進行止水收效甚微，再考慮到管線臨近影響，最后采用MJS工法樁施工封堵，形成外部輪廓式防水線，過程中MJS工法樁施工參數的管控，如注漿壓力、回漿壓力、水灰比、注漿量、流量等，將直接影響到樁間滲漏水的與否，以及臨近既有管線的穩定，確?；娱_挖過程安全。

4 施工效果分析

4.1 監測數據分析

按照《城市軌道交通工程監測技術規范》中3.3.2中規定，基坑風險等級為二級?；娱_挖施工過程中，需要對圍護結構、周圍環境的土體、建(構)筑物、道路、地下管線的應力、位移、傾斜、沉降、裂縫及對地下水的動態變化等進行綜合監測，其監測頻率如表1所示，并在監測達預警值時(依據設計、規范要求)及時進行預警。

表1 監測頻率表

本車站附屬結構基坑項目土方開挖施工過程中，周邊管線豎向位移、周邊土體地表沉降是監測重點，本文以開挖過程中周邊土體變形、周邊建筑物沉降位移為主要監測指標進行說明，見圖1、圖2所示。

圖1 地表土體沉降位移(單位：mm)

圖2 周邊建筑物豎向位移(單位：mm)

4.2 基坑開挖滲漏水情況

原設計φ800@1 000鉆孔灌注樁，外設φ650@450三軸攪拌樁止水+內支撐的圍護結構形式，因場地存在限制等原因，通過高壓旋噴樁進行樁間的止水，施工效果不理想，樁間出現了明顯的滲漏水，后通過注漿止水措施也未得到明顯改善，最后采用四周MJS工法樁補強止水的形式，基坑樁間滲漏水得到了很好的處置，周邊地表也未出現明顯變形，說明采用MJS工法樁形式的止水帷幕在富水砂層中進行止水的處置形式有效。

5 結 語

通過對風亭附屬結構止水帷幕形式的變更取得的止水效果進行分析，有如下經驗總結。

(1)在富水砂層條件下，附屬結構類小型基坑圍護結構應當選用整體封閉性能更好，止水效果更強的圍護結構，如咬合樁、SMW工法樁、地連墻等形式。

(2)在富水(含泥)中粗砂層等標貫值較大，水量較大的地層，進行高壓旋噴樁施工無法形成較好的止水帷幕封堵。

(3)在富水砂層中，若地下水位較高、水量較大、流速較急的情況，采用高壓旋噴樁、無收縮后退式WSS注漿等常規注漿形式無法取得良好效果，可通過MJS工法樁等進行補強止水。

通過本文所列技術思路及施工措施，在此類富水砂層附屬結構基坑開挖過程中，樁后地表土體沉降累計變化值50.41 mm、周邊建筑物沉降累計值6.08 mm，基坑內樁間無明顯滲漏水，有效減小了富水砂層明挖基坑施工過程中的周邊環境影響，給類似地層明挖施工提供了依據與參考。