瀕臨敏感環境未閉合圍護結構處理關鍵技術

周 欣

(江蘇國樁巖土工程有限公司，江蘇 南京 211301)

1 概述

為了方便百姓出行，地鐵車站通常建設于城市繁華地段，而在城市繁華地段，地下分布著不同功能的管線。為了保證地鐵車站基坑工程順利實施，在實施前需要把基坑工程場地內外、不同功能的地下管線遷改。但在工程實踐中，會遇到地下管線無法遷改的難題，隨之引發兩個危害：1)基坑圍護結構無法閉合，導致在基坑土方開挖過程中，圍護結構外的水土沿未閉合圍護結構處向基坑內滲漏，影響了地鐵車站本身施工；2)因為水土向基坑內滲漏，對地鐵車站基坑周邊敏感環境造成危害，產生如道路塌陷、建筑物不均勻沉降等。工程實踐需要針對基坑圍護結構無法閉合處的處理技術，基于此閉合處理技術，使地鐵車站基坑圍護結構重新閉合，以便消除地下管線無法遷改導致圍護結構無法閉合對瀕臨敏感環境產生的危害[1-4]。

某地鐵車站采用逆作法實施，該基坑工程瀕臨敏感環境國道，導致穿越的電纜不僅穿過基坑，而且無法遷改，形成了未閉合圍護結構。針對未閉合圍護結構，作者提出了針對性的閉合處理技術，并成功應用于實踐，保證了逆作法地鐵車站順利實施，也確保了敏感環境國道、電纜的安全?，F把未閉合圍護結構處理關鍵技術總結出來，供同行在類似工況時借鑒參考。

2 工程概況及工程地質條件

2.1 設計概況

某地鐵車站位于國道南側，沿國道呈南北向布置。車站采用半蓋外島式車站，車站長度為149 m，標準斷面寬度為23.9 m，盾構端頭段寬為27.2 m，標準段主體基坑開挖深度約為24 m～25.5 m，車輛以2‰的下坡由小里程往大里程行駛。車站地下3層無柱車站，設置3個出入口、2組風亭。車站主體基坑圍護采用1 200 mm@1 350 mm旋挖樁+內支撐的支護形式，采用600 mm旋噴樁作為樁間之水，車站抗浮采用壓頂梁+抗拔樁聯合抗浮形式。為方便市區車輛通行，車站采用明挖逆作法施工。

2.2 車站管線情況

車站西南角度區域存在兩處電纜斜跨基坑,一處為3根DN168 mm 10 kV高壓PE線纜,埋深約為3 m，另外一處為16根DN 168 mm 10 kV高壓線纜采用1.5 m×1.5 m現澆箱涵作保護，箱涵埋深1.5 m。因兩處管線十分重要，管線主管部門不同意遷改，受兩處10 kV電纜影響，該區域圍護結構4處圍護樁及旋噴樁無法施工，A空隙寬500 mm、B空隙寬600 mm、C空隙寬1 500 mm、D空隙寬2 000 mm(見圖1)[5-9]。

2.3 工程地質條件

地鐵車站基坑工程涉及的巖土層自上而下為：

①雜填土、素填土層：雜填土稍壓實狀態為主，主要由碎石、黏性土夾建筑垃圾等組成，均勻性較差。素填土為灰褐、灰白等色，稍壓實狀態為主，主要由粉質黏土、砂土等回填而成，夾碎石塊等，均勻性較差，淺表層多為混凝土地面。

③1,③2沖積-洪積砂層：灰黃色、灰色，飽和，稍密為主，局部中密，級配良好，成分主要為石英顆粒，含少量黏粒。

④-2B,④N-2,④N-3沖積-洪積土層：呈褐黃色、灰黃色等，可塑，主要由粉黏粒組成，局部夾有砂，干強度及韌性中等，壓縮性中等。

⑤N-1,⑤N-2殘積土層：褐紅、棕紅、灰黃等色，硬塑，成分以粉黏粒組成，土質不均，干強度韌性中等，黏性一般，遇水易軟化崩解，壓縮性中等。

⑦-1礫巖強風化層：褐紅色、巖石風化強烈，巖芯呈半巖半土狀，褐紅色，原巖風化強烈，組織結構大部分破壞，巖芯呈半巖半土狀，碎塊狀，遇水易軟化，巖體破碎，屬于極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

⑦-3粉砂巖、泥質粉砂巖強風化層：褐紅、棕紅等色，巖石風化強烈，原巖結構大部分被破壞，巖芯呈半巖半土狀為主、少量碎塊狀，局部夾中風化巖塊，遇水易軟化，巖體破碎，屬于極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ類。

⑧-1礫巖中等風化層：褐紅色、灰白色等，礫狀結構，層狀構造，泥鈣質膠結，裂隙較發育，巖芯破碎，多呈塊狀，扁柱狀，少量短柱狀，柱狀，礫石成分為灰巖。

⑧-3粉砂巖、泥質粉砂巖中等風化層：褐紅、棕紅等色，粉砂質結構，層狀構造，泥鈣質膠結，可見細脈狀方解石充填其中，滴稀鹽酸稍微起泡，裂隙發育，巖心較破碎，呈塊狀為主，少量柱狀，風化不均。

⑨-3粉砂巖、泥質粉砂巖微風化層：深灰色，青灰色，灰色，粉砂質結構，層狀構造，泥鈣質膠結，巖石裂隙稍發育，見細長狀方解石脈充填少量塊狀，巖質較硬，錘擊聲脆。

2.4 圍護樁施工情況

受蓋板區電纜影響，圍護結構部分圍護樁及旋噴樁無法施工，由于斜跨基坑管線處存在8 m～9 m厚的素填土、粉質黏土、中粗砂層，其中粉質黏土層夾砂較多，中粗砂密實，為保證開挖基坑穩定，采用后期注漿及分段開挖逆作施工。

3 分段逆作墻體施工方法

3.1 施工順序

施工前須做好國道處道路封閉，交通導流設置。施工過程中須定人定點值班監測地面沉降。

四個空隙需分區逐一處理，待上一個空隙點處理完畢后方可進行下一個空隙點施工，不得同時施工。依次按照A空隙→B空隙→C空隙→D空隙的順序施工。土方按此順序分區分層依次開挖，開挖至空隙處應預留2 m寬的核心土，以保證注漿過程中的穩定性。開挖前需做好管線交底，開挖至管線附近處必須采用人工探挖，嚴禁使用挖機，施工過程中必須做好管線保護。開挖過程必須做好降水，降水至開挖面下50 cm，做好降水記錄，定時監測地下水位。

3.2 施工流程

D空隙最大為2 000 mm，以D空隙為例介紹施工流程，其余三個空隙處參照執行。

1)打開基坑外側國道處井蓋，觀察地下水位，并將井內水位引流。

2)利用基坑降水井進行抽排，將水位降至開挖面下50 cm，注意抽排過程中不要過猛，避免擾動砂層。

3)PC60挖機開挖逆作頂板下方土體1.5 m，至16孔10 kV電纜線現澆箱涵底，探明現澆箱涵位置(見圖2)。

4)繼續開挖1.2 m(空隙處預留2 m寬核心土)，嚴格控制封鋼板前的分層土方開挖高度，嚴禁超挖。因基坑瀕臨國道，且砂層較厚，局部厚度超過5 m，為保證地鐵施工和國道行車安全，及時采用鋼板封閉，防止滲水滲砂，鋼板厚度根據開挖深度調整，上部壓力較小時可采用3 mm鋼板，如出現滲漏，及時堵漏，待無滲漏后，施工分段逆作墻，根據地層及處理情況，在逆作墻上設置注漿孔。為方便鋼板搬運及焊接，每層土方開挖后可分塊焊接，確保土方開挖后快速采用鋼板封閉，鋼板封閉后及時施作逆作墻體。

5)根據現場情況采用鉆注一體機以30°～60°向下成孔注漿加固基坑外側土體，每層土體采用3個注漿孔，孔距500 mm～600 mm，成孔深度至基坑外2.5 m～3 m(見圖3)。

6)向下繼續開挖1.2 m(空隙處預留2 m寬核心土)，嚴格控制后封鋼板前的分層土方開挖高度，嚴禁超挖。及時采用6 mm鋼板封閉鋼板厚度(根據開挖深度調整，下方壓力較大時采用1 cm鋼板)，如出現滲漏，及時堵漏，待無滲漏后，施工逆作樁。通過在兩側樁身設置膨脹螺栓的形式焊接鋼板封閉基坑外土體，鋼板厚度及尺寸根據開挖深度及地質情況確定，上方土壓力較小時采用4 mm～6 mm厚鋼板，下部土壓力較大時采用1 cm(見圖4)。

7)重復5)～6)，直至開挖至砂層底部約8 m處，后續根據開挖情況，如存在夾砂層，可參照上述方法處理。

8)完成逆作擋墻施工，根據現場情況，通過逆作擋墻預留注漿孔注漿加固墻后土體，確保基坑安全[10-12]。

3.3 注漿參數及流程

根據施工過程中注漿情況，采用雙液漿工藝進行施工。

1)采用雙液漿注漿，水泥漿∶水玻璃為1∶1(體積比)。2)注漿壓力不得大于1 MPa，根據返漿情況調整注漿壓力。3)水泥漿水灰比(質量比)為1∶1,根據現場實際情況，水泥漿凝固時間快慢可調整為1∶0.8或1∶1.2。

注漿施工流程如下：1)鉆孔、插入鋼花管成30°～60°向下成孔注漿加固，每層土體采用3個～4個注漿孔。2)封口挖出孔口處15 cm左右土體，采用堵漏王封口。3)采用雙液漿，水泥漿∶水玻璃為1∶1(體積比)；注漿壓力0.2 MPa～0.4 MPa，根據返漿情況調整注漿壓力。

3.4 分段逆作墻施工

1)經設計核算，分段逆作墻水平筋直徑為22@150 mm，豎向筋為直徑25@150 mm，墻體厚度為500 mm(見圖5)。

2)逆作墻側模采用厚膠合板，采用φ48×3.0鋼管和5 cm×10 cm方木作橫、豎圍檁，φ14對拉螺栓作側向支撐，方木豎圍檁間隔0.3 m一道，外加斜撐間距1 m均布。對拉螺桿焊接在鋼板上，模板安裝完畢后，應仔細檢查尺寸和加固情況，以保證模板不走位、變形，確保其精度。

4 施工風險及應急措施

為保證施工過程中基坑和國道通車安全，制定了相應應急措施。

4.1 涌水涌砂應急處置措施

1)在有微量漏水時，可采用雙快水泥直接對漏點進行修補堵漏。2)漏水較嚴重時，可用雙快水泥進行封堵，同時用軟管引流，等水泥硬化后從引流管中注入化學漿液止水堵漏，進行化學灌漿。 3)出現滲漏點時，加密監測，重點監測國道地表沉降、周邊管線沉降、地下水位、樁體水平位移等。

4.2 坍塌應急處置措施

1)當出現局部小塌方(冒泥沙)時，為避免塌方面積擴大，臨時封閉塌方部周邊，鉆孔探明塌方周邊斷層情況，以塌方處為作業半徑，由四周向中間鉆孔探明，采取邊探邊注漿處理。2)當出現大面積塌方時，可以采取坡頂卸載或削坡、適當增加支撐或錨桿、回填砂包、土包或再加拋大石反壓、回灌水等措施。

4.3 周邊道路沉降/塌陷應急處置措施

1)立即停止施工，疏散現場人員，聯系交警部門對道路交通進行封閉及疏解。聯系相關管線產權單位，第一時間關閉管線閥門或開關，根據影響程度進行管線監護和處理。2)進行基坑堆料或回填反壓，減緩或抑制路面開裂或塌陷情況。加強支護體系，減少基坑變形量，用水泥漿將地面裂縫澆灌封閉并抹面防止雨水滲入及增加。3)如果路面下土質松軟或出現空洞，立即采取注漿加固、填充。

5 結論

1)針對因管線原因造成的圍護結構無法閉合的工況，空隙處應按照空隙由小到大的順序依次處理，避免同時處理多個空隙。2)空隙處理應根據地層條件按照開挖→封鋼板→注漿→施工逆作墻的順序分段處理，鋼板厚度可根據開挖深度逐漸加厚。3)處理過程中需動態關注基坑地下水位和周邊敏感環境的水位變化，地下水位開挖面下50 cm，針對涌水涌砂、道路塌陷、不均勻沉降等危害做好應急措施。4)通過針對該工況采用該工藝對圍護結構進行了閉合處理，后續車站開挖過程中無明顯滲漏，結構施工安全順利，國道通車安全無事故，可為類似工程施工提供參考。