成都某地鐵站膨脹土地質深基坑變形處置措施

文／柯尊偉 中鐵十一局集團第三工程有限公司 湖北十堰 442012

1、工程概況

成都某地鐵車站為地下二層14m 島式站臺明挖車站，車站與遠期32 號線換乘，換乘形式為節點換乘。該站位于蜀龍路和仙韻5 路交叉路口處，沿規劃蜀龍路東西方向設置。車站為14 米島式車站，采用雙柱三跨（局部無柱和單柱雙跨）地下兩層（局部三層）現澆框架結構，本站車站有效站臺中心里程為Y(Z)DK95+400.000，設計起點里程Y(Z)DK95+228.800，設計終點里程Y(Z)DK95+978.200。車站總長度749.4m。公共區采用無柱形式，標準段總寬24.3m，頂板覆土厚度約為3.0m，底板埋深23.50m。設備區采用雙柱形式，頂板覆土厚度約為5.0m，底板埋深約22.70m。配線段采用單柱和雙柱形式，頂板覆土厚度約為4.0～5.0m，底板埋深約22.70m。本車站采用明挖法施工。

車站主體總長749.4m，電器大廈處為標準段，寬度為24.3m，最寬處為電器大廈西側換乘段，寬度為32.1m，底板埋深23.5m，基坑采用圍護樁+內支撐支護。圍護樁采用A1200@2000。

內支撐采用鋼管支撐，電器大廈附近第一層為A609,t=16mm，第二層為A800,t=16mm，第三層為A609,t=16mm。

電器大廈對應位置樁設計樁型為A1’型，樁長24.5～24.7m，主筋直徑C28，主筋數量31 根，采用C35 水下混凝土。

設計樁間網噴厚度150mm，掛網鋼筋采用Φ8@150×150mm，噴射混凝土等級C20，樁間土體設置C16 加強環筋，并在每根樁上植筋入C18，L=0.45m 橫向拉筋，加強環筋、橫向拉筋的豎向間距為1.5m。項目部結合膨脹土地層等綜合考慮，加強橫筋間距調整為1m，加強箍與樁體鋼筋焊接長度10cm，鋼筋連接及焊接牢固。地質條件較差（膨脹土地層夾雜蒙脫石）的區域，加強橫筋的豎向間距按0.5m 加密設置。且網片均采用焊接連接。

電器大廈對應位置實際地層雜填土及粘土厚度約12.8m，往下為泥巖層（即第二道鋼支撐以下1m 處間泥巖）。

圖1 電器大廈對應位置實際地層

電器大廈為地上5 層框架結構，無地下室。

電器大廈距離基坑標準段為7.95m，距離擴大段為8.12m。

電器大廈為柱下臺階式獨立基礎，柱間距5.5m，基礎埋深1.8m，基礎底寬2.2 米。見圖2

圖2 電器大廈距離車站基坑示意圖

1.1 工程地質

地層中黏土自由膨脹率21.0～62.0%，具有弱～中等膨脹性；全風化泥巖自由膨脹率65.00～68.00%，具有中等～強膨脹性。見圖3

圖3 車站結構對應地層圖

1.2 基坑變形現狀

2021年6月17日基坑開挖至臨近電器大廈附近，截止2021年8月27日該部位基坑見底，三次監測數據突變超限，導致電器大廈墻面開裂，基坑變形超限。

（1）2021年6月25日發生第一次變形，電器大廈周邊于2021年5月10日開始正式開挖冠梁以下土方（之前該處為馬道），建筑物監測數據一直較為穩定。當電器大廈附近第一層鋼支撐已經架設，第二層剛具備條件，正在架設鋼圍檁時，最大處沉降JZ1-7 號點3.03mm/天。

圖4 電器大廈對對應車站單元

（2）2021年8月2日8月2日發生第二次變形，基坑處于土方收土階段，剩余土方約1.6 萬方，開挖最深處約 24米，最淺處約 13 米。電器大廈附近第一層、第二層鋼支撐已經架設完成，第三層正開始架設，且電器大廈南側和東側已經進行注漿加固，正在進行西側打孔時，單次沉降過大，最大沉降JZ1-14 號點3.84mm/天。

（3）2021年8月25日和26日發生第三次變形，連續兩天強降雨，最大沉降達5mm/天。基坑處于土方收土階段，收土口距離電器大廈約29m，剩余土方約1 萬方，開挖最淺處約18.5 米；第一層鋼支撐已經全部架設完畢，第二層鋼支撐已完成，第三層鋼支撐電器大廈位置已完成架設。

2、處置方案的確定

2.1 針對第一次變形的處置方案

根據地鐵監測結果顯示電器大廈開始沉降，沉降速率明顯提高的情況，20211年6月25日施工單位組織各相關人員召開分析會，同時對電器大廈周邊進行調查，發現電器大廈外圍開挖三處大坑，電器大廈內部靠近基坑側也開挖一處大坑，且下雨坑內積水嚴重，經與電器大廈人員溝通，了解到是對電器大廈進行房屋鑒定，所以對基礎周邊進行開挖，但此次開挖地基受到一定擾動，對房屋沉降變形勢必有一定的影響。

確定首先協調電器大廈人員對開挖的房屋基礎進行回填的措施。

2.2 針對第二次變形的處置方案

經分析認為，電器大廈及基坑地面沉降突變，主要由膨脹土層泡水導致地層承載力及強度降低引起。經現場察看，電器大廈主體結構（梁、柱）未見明顯裂縫，磚圍護墻有局部裂縫。

（1）電器大廈外墻周邊祼土地面及硬化地面裂縫應及時硬化封，保證周邊排水暢通。

（2）根據監測情況，對電器大廈基礎注漿加固，必要時采取基礎底部打設管棚等措施。

（3）基坑暫停土方開挖，及時架設鋼支撐，封閉基坑底及樁間土體，樁間護壁設置泄水管引排地層滯水。鋼支撐架設后，盡快撤離大型設備，控制地面超載。

（4）基坑陽角處根據建設情況，必要時加密鋼支撐。

（5）提高監測頻率，及時對監測數據進行分析，必要時采取相應應急措施，保證基坑和電器大廈安全。待監測變形數據收斂后，方可進行后續施工。

2.3 針對第二次變形的處置方案

（1）基于“快速開挖，及時澆筑”原則，適當調整基坑開挖時序，確保電器大廈段主體結構盡早實施。

（2）補充基坑側壁泄水孔，確保樁間土體穩定。

（3）第一、二道鋼支撐之間可考慮局部加撐措施，適當減小第一、二道鋼支撐豎向間距。

（4）基坑附近地表裂縫須第一時間封閉，減少雨水和地表水下滲，加強坑內土體疏干措施。

（5）加強監測和現場巡查，如電器大廈梁柱節點部位，確保電器大廈安全。

3、處置施工方法

3.1 針對第一次變形的處置施工

對電器大廈進行房屋鑒定時開挖的房屋基礎進行了回填處理。

3.2 針對第二次變形的處置施工

（1）電器大廈外墻周邊裸土地面及硬化地面裂縫硬化封閉，并對電器大廈屋面排水管加長引流至排水溝內。

（2）豎向加固注漿：距離電器大廈約3.5m，52 袖閥管，孔深6m，雙排間距0.8m 梅花形布置，為加強轉角注漿效果，轉角處增設1 排注漿孔，以轉角點外擴0.8m，向轉角兩側各延伸3 孔。斜向加固注漿：在建筑基礎與豎向注漿孔之間設置雙排斜向注漿孔，52袖閥管，孔深8m，雙排間距0.8m梅花形布置，斜向角度30°，柱下獨立基礎外側，增設4 根108 鋼花管加固，間距1m，長度以打設到全風化泥巖層為止。累計打設6m 長注漿管115 個，并完成注漿；累計打設8m 長注漿管160 個，并完成注漿；累計灌注水泥109t。

圖5 電器大廈注漿加固

（3）基坑暫停土方開挖，架設鋼支撐，封閉基坑底及樁間土體，樁間護壁設置泄水管引排地層滯水。

（4）基坑陽角第一道鋼支撐采取并撐(增加6 根)處理。

（5）對電器大廈進行房屋鑒定。

圖6

3.3 針對第三次變形的處置施工

（1）適當調整基坑開挖時序，加快電器大廈段主體結構施工。

（2）補充基坑側壁泄水孔。

（3）第一、二道支撐之間局部采取加撐(增加14 根)措施。

圖7

（4）基坑附近地表裂縫封閉。

4、監測數量分析

根據2011年9月1日至10月23日的變形監測結果可以看出，現場采取的處置相關措施效果明顯，變形趨于穩定。

圖8 地表沉降監測數據圖

圖9 電器大廈監測沉降數據曲線圖

圖10 地表沉降數據曲線圖

結語：

通過對膨脹土地質深基坑變形采取針對性的處置措施后，變形趨于穩定，達到明顯效果。2021年9月24日電器大廈對應基坑第10 單元底板已澆筑完成，對應第9 單元正澆筑底板混凝土，基坑側壁、支撐均穩定無異常。2021年12月23日電器大廈對應的地鐵車站第9、10 單元主體結構安全順利封頂，周邊排水暢通無積水，電器大廈墻體無新增裂縫，關鍵梁、柱節點無裂縫發育，整體穩定無異常。值得類似情況的處置借鑒。