地鐵項目基坑支護工程設計與施工

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摘要：軌道交通在規(guī)劃上往往具有前瞻性，因此不少新建項目基坑緊靠地鐵線路和站臺，加上部分房建項目對地下室邊界和用地紅線控制十分飽滿，基坑支護設計和施工對保障基坑安全和地鐵線路安全至關重要。設計和施工期間對地鐵線路和基坑安全的保護是地下部分的重難點?；诖耍越罔F項目的基坑支護工程設計和施工為研究對象，通過方案論證和現場監(jiān)控等手段，對比分析影響。研究結果可為今后的工程提供施工關鍵技術和參考。

關鍵詞：基坑工程；地鐵項目；軌道保護

目前，以地鐵為主的城市軌道交通不斷發(fā)展，為市民帶來高效、便捷的同時，逐步覆蓋了整個城市的地下空間[1]。不少新建項目往往面臨著與地鐵線路或站臺鄰近的情況，為了保證新建工程施工期間對地鐵線路的影響受控，本文以蘇地2017-WG-04號地塊項目與江蘇省蘇州市軌道交通4號線張莊站為例，對軟土地基范圍內已運行車站一側基坑開挖的情況進行分析。

1工程概況

江蘇省蘇州市軌道交通4號線張莊站為全線的倒數第2站，為地下雙層島式車站，位于蘇州市相城區(qū)文靈路與蠡方路路口南側，于2017年4月15日投入使用。蘇地2017-WG-04號地塊項目東側為已運營的蘇州軌道交通4號線，項目北側基坑正對著軌道交通4號線張莊站，北側基坑在軌道上投影總長為268.30m，其中車站長度為190.00m，隧道長度為78.30m。南側基坑在軌道上的投影總長為120.00m，均為隧道結構。兩基坑在軌道投影的間距約45.00m。本項目北側基坑東側邊線距離軌道交通4號線張莊站北側隧道結構最近距離為13.60m，距離南側隧道結構最近距離為34.50m，距離車站主體結構最近距離為5.20m，距離1號出入口最近距離為8.40m，距離4號出入口最近距離為13.60m。南側基坑東側邊線距離軌道交通邊線最近距離約17.9m。整體開挖深度在5.05～5.75m。

2工程地質與水文地質

擬建地塊所在的蘇州市相城區(qū)，地貌單一，為第四紀松散沉積物組成的堆積平原地貌，場區(qū)內地勢平坦?；觾韧翆佑缮隙乱来螢椋孩?雜填土、①2素填土、①3淤泥、②黏土、③粉質黏土、④粉土夾粉質黏土、⑤粉質黏土、⑤1粉土、⑥黏土、⑦粉質黏土、⑧粉質黏土、⑧3粉砂、⑨粉質黏土與粉砂互層、⑩粉質黏土。各土層物理力學性能指標如表1所示。場地內地下水主要為潛水及微承壓水。（1）潛水主要賦存于淺部填土中，其水量一般不大，與鄰近的河水有一定的水力聯系，該類型地下水系直接通過大氣降水和地面滲入補給，通過蒸發(fā)、側向徑流排泄?？辈炱陂g，鉆孔內地下水穩(wěn)定水位標高一般為1.30～1.44m，初見水位與穩(wěn)定水位一致。（2）微承壓水主要賦存于④粉土夾粉質黏土和⑤1粉土層中，該含水層在整個場區(qū)內分布較廣，厚度較大，水力聯系性好，賦存的水量較大。微承壓水除有較小部分為潛水垂直滲透補給外，主要受遠處較深河流的側向徑流補給，與河水間存在一定的水力聯系，水位與河水位基本規(guī)律地同步升降，但其幅度較小，時間稍有滯后，微承壓水位常年略低于當地河水位，年變化幅度1.00m左右?？辈炱陂g通過套管隔水實測得微承壓水穩(wěn)定水位標高在0.90m左右，其初見水位一般為-9.00～-3.50m。

3基坑圍護結構設計

通過搜集資料，發(fā)現軌道施工采用地下連續(xù)墻圍護設計，且已經實施。結合本項目地勘情況，開挖深度，地下室施工周期等因素，并綜合安全性、經濟性，確定灌注樁+三軸止水帷幕+冠梁壓頂的圍護設計形式?；訓|側位于軌道交通4號線保護區(qū)范圍內。北地塊采用鉆孔灌注樁，后排每隔4.50m增設一根Φ700mm的灌注樁，樁長11.10m。南地塊采用鉆孔灌注樁圍護形式，樁長12.60m。通過將地下室外墻緊貼基坑圍護結構，基礎底板第一時間換撐，從設計上減少基坑暴露時間，降低安全風險。

4基坑施工階段對軌道保護措施

本工程在施工前通過組織設計、施工方案論證，明確在基坑施工前后過程中，對軌道和站臺的保護措施，主要如下。（1）沿軌道交通一側的圍護結構施工之前，應設置測斜管等監(jiān)測點，實施監(jiān)控圍護結構施工對軌道交通的影響，并動態(tài)調整施工方案[2]。該側應嚴格控制圍護結構施工速度，施工速度應根據監(jiān)測結果數據調整。（2）沿軌道交通一側基坑應嚴格分塊開挖，及時支撐，確?？刂频轿?。（3）加強監(jiān)測，進行信息化施工，軌道交通區(qū)域做好跟蹤監(jiān)測，并根據監(jiān)測結果及時調整施工順序。（4）加強圍護樁施工質量控制，確保圍護體的剛度及止水性能，滿足設計及規(guī)范要求，達到控制圍護結構的側向變形的要求

4.1基坑保護要求

基坑東側臨近已運營的軌道交通4號線盾構區(qū)間隧道及張莊站，對圍護結構變形控制要求較高。蘇州軌道交通基坑變形控制保護等級標準如表2所示。按照設計方案要求，軌道交通4號線區(qū)間隧道保護區(qū)范圍內基坑變形控制保護等級為二級。變形控制標準為：變形控制等級標準為二級，地面最大沉降量＜40mm，圍護結構最大水平位移＜50mm。

4.2基坑監(jiān)測措施

（1）前期準備。軌道側基坑監(jiān)測工作包括方案評審、材料準備（儀器設備、監(jiān)測棱鏡、通信設備、供電設備等）、設備場外調試、辦證等相關工作。（2）監(jiān)測全面實施軌道側的主要工作為軌道交通結構監(jiān)測點布設、影像資料采集、初始值采集、軌道交通與在建項目之間的環(huán)境監(jiān)測點布設等相關工作。（3）監(jiān)控量測工作。對各類建設項目監(jiān)測點進行布設，對已經完成布設的監(jiān)測點進行數據采集、數據處理及分析工作。（4）監(jiān)測總結（項目結束后1個月）。對基坑、軌道交通和周邊環(huán)境監(jiān)測的各項數據進行監(jiān)測總結。針對監(jiān)測異常數據，第一時間通知到項目參建各方，按照應急預案執(zhí)行應急措施。

4.3圍護樁對軌道交通的保護措施

鑒于軌道交通工程的重要性，其一旦受損，造成的社會影響與經濟損失將十分嚴重。根據優(yōu)化設計方案、基坑施工對軌道交通安全性評估報告的要求，由于基坑工程開挖較深，且臨近在運營的軌道交通4號線盾構區(qū)間隧道，為控制已建盾構區(qū)間隧道的水平變形使其能達到軌道交通保護標準要求，本基坑臨近軌道交通側圍護結構剛度較大，施工時要保證該側圍護結構質量，并保證加固效果。本基坑工程圍護結構靠近軌道交通側有灌注樁、三軸水泥攪拌樁止水帷幕等多種形式。施工過程中應注意組織好施工步序，避免圍護結構施工時給區(qū)間隧道造成不利影響。

4.4土方開挖對軌道交通的保護措施

（1）盆式開挖、四周留土。基坑施工采用盆式開挖、四周留土的方法。每層土方開挖時，四周預留寬度為10.00m左右的土方，將其作為應力緩沖區(qū)，以減少對周邊環(huán)境的影響。特別是在東側的軌道交通區(qū)間隧道作業(yè)時，先放坡挖除中間的土方，然后再按順序分層、分塊，且對稱地挖除預留土方，目的是盡快形成對撐及十字對撐，以確?；蛹暗罔F區(qū)間隧道的安全[3]。（2）預留土體的挖除措施。按“分層、分區(qū)、分塊、分段、分時”的原則，利用“時空效應”，將預留土體限時、對稱且平行開挖[4]。按照后澆帶位置，每段長度≤30m，分段分層開挖，每層開挖深度≤2m，臨時邊坡坡度≤1:2，坑底30cm土方使用人工修底，墊層在開挖后8h內澆筑，并澆筑至圍護邊。每塊土體從開挖至坑底到基礎底板施工完在15d內完成，軌道交通保護區(qū)內在5d內完成。

4.5地下管線保護措施

對于地下管線，在施工前已經過調查和探測，并出具基坑周邊管線圖。為防止管線損壞引起危害，施工前應準備并做好管線標識。根據基坑周邊管線圖，本工程周邊管線含有DN400飲用水管道、移動光纖、DN400-1200雨水管道、天然氣管道等。施工期間注意對基坑頂部管線的保護。

5結語

本文結合蘇州軌道交通4號線張莊站一側2017-WG-04號地塊項目基坑設計、施工、監(jiān)測全階段情況，分析得出以下結論。（1）項目基坑距離地鐵軌道和站臺較近，基坑設計、監(jiān)測、施工必須合理制訂方案，組織進行專家論證，滿足軌道和基坑安全、穩(wěn)定，多角度保障基坑和軌道安全。（2）利用自動化監(jiān)測技術，密切關注基坑變形和軌道變形情況，通過分段、分層開挖，利用時空效應減少基坑土體變形，控制軌道安全。（3）充分考慮施工難度，組織足夠的勞動力，盡可能將基坑側基礎底板和傳力帶施工完成，形成底板換撐，從而保障基坑和軌道安全。

參考文獻：

[1]潘星羽.地鐵車站深基坑開挖施工過程對周邊環(huán)境的影響研究[D].長沙:長沙理工大學,2013．

[2]胡詩韜,張波路,席均.單側基坑施工對鄰近軌道交通隧道結構安全影響分析[J].路基工程,2015(2):122-125,130．

[3]江智鵬.基坑開挖方式對軌道交通結構變形影響分析[J].鐵道工程學報,2019,36(6):86-90.

[4]趙剛.大型基坑開挖對相鄰軌道交通車站和線路影響的監(jiān)護研究[J].建筑施工,2007,29(8):577-578,583.

作者：宋文皓 邵珠令 李綱 呂金剛 李偉功 朱立強 單位：中建八局第二建設有限公司上海公司