緊鄰歷史老舊建筑物地鐵車站深基坑施工技術研究

張發金，邴兆慧

(中交隧道工程局有限公司，北京 100024)

1 引 言

隨著人口城市化的發展，地鐵成為人們生活中不可或缺的重要交通工具，越來越多的地鐵車站建于鬧市區為人們的生活帶來便利。但隨之而來的是地鐵車站深基坑工程施工環境越來越復雜，施工風險不斷的提高，其安全問題受到了廣泛的關注。特別是老舊建筑物多采用淺基礎，基坑開挖引起的地表沉降及土體位移對其影響十分巨大。故基坑施工需采取有效的措施控制開挖卸荷引起周邊土體的變形，避免周邊建筑物發生破壞[1]。

因此，基坑施工對于周邊環境的影響，大量學者對此進行研究。吳利江[2]通過對莞惠城際大朗車站深基坑工程分析，認為基坑開挖全過程中，周邊建筑物沉降持續增加，建筑物鄰近基坑一側大于遠離基坑一側；張國慶[3]通過北京一深基坑項目對周邊建筑物沉降監測結果分析得出周邊建筑物的沉降隨著基坑開挖深度的增加而增加，當開挖到一定深度時，樁基礎變形不會像淺基礎一樣繼續增大，而是達到相對穩定的狀態；孫超[4]認為基坑開挖時，臨近淺基礎建筑物的沉降值要遠大于樁基礎，并且建筑物的存在會對基坑圍護結構的變形產生影響；許家彬[5]利用FLAC3D 6.0對武漢某深基坑進行三維模擬研究得出處于基坑陰角處臨近建筑物，陰角長邊的開挖對于建筑物的影響要大于短邊。

由上述研究可見，近年來國內大量學者對于基坑施工對周邊環境的影響已有較成熟的認識。然而，本工程緊鄰具有巴洛特風格的“百年建筑群”，同時距離松花江距離較近處于富水砂層地質條件，無疑給工程帶來了巨大的風險。因此，本工程以哈爾濱三號線二期工程靖宇五道街站為基礎開展研究。項目對于周邊環境復雜及地質條件差風險難點進行分析，并總結施工解決方案、高壓旋噴樁止水帷幕兼做隔離樁加固及土方開挖方案等對于周邊環境及基坑變形有效控制措施，以期對類似的地鐵車站深基坑項目提供參考方案。

2 工程概況

哈爾濱三號線二期工程靖宇五道街站位于道外四道街與五道街之間，站點周邊以商業建筑物為主，人流車流較為密集，緊鄰老舊建筑物，西北角距離建筑物僅1.96 m，距離四周建筑物平均2～3 m。車站設有2個出入口，3組風亭?；娱_挖深度約為25.9 m，采用蓋挖法順做施工，基坑圍護結構采用地下連續墻+內支撐支護體系。車站基坑深度大，周邊環境錯綜復雜，施工場地緊張，施工難度極大。

由于場地環境復雜，基坑支護安全等級為一級?；訃o結構采用地連墻+內支撐支護體系，標準段圍護結構采用1 000 mm地下連續墻，外掛風亭圍護結構采用800 mm地下連續墻。由于車站周圍存在8個一級風險源，在地下連續墻外側增加高壓旋噴樁作為隔離樁兼做止水帷幕，并在接縫處設置一根MJS工法樁進行加固止水。車站豎向采用5道支撐，第一道和第三道為混凝土支撐，其余采用鋼支撐，其中第四道采用雙拼鋼支撐。具體設計參數見表1。

表1 車站設計一覽表

3 施工關鍵性技術

3.1 基坑圍護結構施工

為控制基坑周邊地表沉降及鄰近建筑物變形。圍護結構采用地下連續墻+高壓旋噴樁+MJS工法樁支護，如圖1所示。

圖1 基坑圍護結構(單位：mm)

基坑標準段采用1 000 mm地連墻，二號外掛風亭處采用800 mm地連墻，共67幅。因基坑位于富水砂層，水位較高，故采用水下C35防水混凝土灌注，抗滲等級為P8。并且為防止地連墻滲水導致周邊大面積土體塌陷，進而對鄰近建筑物造成破壞，在每幅地墻接縫十字鋼板內側及接頭鋼筋籠角部預埋梁根注漿管，地墻施工結束后進行預注漿封堵可能存在的接縫滲流通道。基坑地下連續墻主要工藝流程為：測量定位→施做導墻→泥漿配置及處理→地連墻成槽施工→鋼筋籠制作及吊裝→水下混凝土澆筑。

為提高地連墻施工階段的安全性，在基坑陽角及鄰近建筑物處地連墻外側采取，800@550三重高壓旋噴樁進行槽壁加固，樁長至坑底下方1 m處，以預防地連墻成槽施工及基坑開挖過程中產生的應力釋放導致周邊建筑物沉降及變形。

為增加支護結構的擋土及止水效果并保證深基坑的安全，針對地下連續墻的接縫處設置半圓形MJS工法樁。一方面，工程周邊建筑物多且大部分為淺基礎，安全性難以得到保證，而相對傳統的旋噴注漿工藝，MJS工法施工對附近建筑物的影響小，施工效果好。另一方面，基坑水位高、水流量大，MJS工法能夠有效解決地連墻接縫滲水問題。

3.2 土方開挖施工

圖2 頂板上層土方開挖順序

項目地處鬧市區，為及時恢復交通運行，故基坑開挖采取蓋挖法，分兩步開挖；第一步開挖頂板上層土方，第二步開挖頂板以下土方。受現場排水管線的影響，基坑上層土方共分為南北兩側開挖，開挖順序見圖2，開挖順序為從第一段至第四段依次開挖。南側基坑覆土回填、場地硬化完畢后，再開挖北側基坑。北側基坑開挖順序與南側基坑開挖順序一致。

施做永久頂板后，進行頂板下土方開挖。頂板下土方采用退步臺階法施工，為防止每步開挖的空間尺寸過大引起土體擾動，最大限度減小周邊土體位移量[6]，故分28個作業槽段開挖。降水、開挖、支撐、結構和監測等多道工序平行作業，運用“時空效應”理論，按照“分段、分層、分塊、對稱、平衡、限時”要點[7]，遵循“縱向分段、豎向分層、隨挖隨撐、對稱平衡、限時”施工原則，嚴禁超挖，按照結構混凝土誘導縫、施工縫等分段實施。頂板下開挖流程如圖3所示。

圖3 頂板下土方開挖流程圖

3.3 基坑支撐結構體系施工

項目基坑共采用5道內支撐，為控制基坑變形引起安全隱患，第一道和第三道支撐采用剛度較大的混凝土支撐，其余支撐采用鋼支撐加換撐，并施加預加力，減小基坑變形，內支撐型號尺寸、標準軸力值、設計軸力值及預加軸力值以基坑2-2剖面標準段為例見表2?；觾仍O雙排610×610格構柱和立柱樁作為結構支撐體系。基坑陽角處設置混凝土及鋼角撐以保證結構穩定，防止因陽角處受力復雜引起圍護結構變形過大導致周邊建筑物發生破壞。

4 結 論

緊鄰老舊建筑物深基坑施工過程中，土方開挖和基坑支護結構施工都對周邊環境產生巨大影響。本文依托哈爾濱軌道交通3#線二期工程靖宇五道

表2 標準段支撐參數表

街站深基坑開挖及支護項目對不良土層及周邊環境復雜等問題采取的措施進行總結。通過局部采取高壓旋噴樁進行槽壁加固、MJS工法樁在地連墻接縫處止水加固及對建筑物基礎下方進行注漿等方式有效控制基坑周邊地表沉降及建筑物變形，取得了良好的實施效果，為以后類似深基坑工程圍護結構變形控制及對周邊環境保護提供參考。