紧邻运营地铁隧道的基坑施工要点探讨

2018-03-28范旭阳

四川水泥 2018年7期

范旭阳

（苏州市轨道交通集团有限公司，江苏苏州 215004）

1 工程概况

苏州市轨道交通5号线劳动路站位于桐泾南路东侧，劳动路南侧，线路沿一条尚未实施的规划路东西走向布设，车站西侧连接港务路站，东侧连接盘胥路站。劳动路站为岛式站台车站，有效站台宽度13m，车站外包总长160.5m，标准段结构内净宽为22.7m，标准段基坑开挖深度约29.0m，盾构井开挖深度约30.5m，车站主体结构为地下4层双柱三跨闭合框架结构。

2 基坑开挖的围护和支护结构

根据本工程自身固有的特点，在加上邻近地铁隧道的影响，所以在基坑围护这一方面，就应该采用厚度适中的地下连续墙，具体厚度还得根据基坑土体所能承受的应力情况来确定，主要采用1200mm厚地下连续墙，而支护结构则采用3道钢筋混凝土支撑+5道钢支撑，这样既可以满足结构的合理变形，也可使支撑结构更具有稳定性，确保在基坑开挖的过程中土体的位移，不会对现有的地铁隧道造成影响，不会妨碍其正常运行，周边的道路以及建筑物不会因为基坑的开挖出现沉降的状况，也可以保证地下各个管线正常使用，其中，第7、8道采用直径800mm，壁厚20mm钢支撑直撑（共8根），安装自动伺服系统，实现24h监控轴力。主要是因为自动伺服系统具有以下特点：

（1）可实现支撑轴力实时自动检测及自动补偿；

（2）系统采用了机械与液压爽自锁设计，安全可靠；

（3）伺服系统结构简单，施工方便，拆卸便捷；

（4）正常工作时，液压站与油管无压力，安全高效；

（5）可实现24h远程网络监控及报警。

根据钢支撑自动伺服系统各组成部分功能特点的不同分为：泵站（液压动力控制系统）、钢支撑轴力伺服执行系统（由钢箱体、钢支架平台、千斤顶组成）、电气与监控系统（由总监控操作站、就地控制站组成）共3个部分。

所以针对这几点要求，就要从围护结构和支撑结构的设计与施工入手，才能保证基坑修建工作有序地进行。（1）地下连续墙的设计与施工：对于围护结构来说，地下连续墙的宽度要合理，邻近地铁隧道的墙体深度也要达到一定的标准，而在加强墙体的强度等级时，要选择型号适中的钢筋和水泥，而且地下连续墙在分段时，应该采用H型钢接头形式，墙体顶部钢筋混凝土的帽梁要现浇，确保其能与整体相连，从而增强墙体的刚性程度。（2）支护结构的设计施工：从支护结构上来看，向基坑内深度方向延展，设置3道钢筋混凝土支撑+5道钢支撑，其强度也需要达到一定的等级，其中混凝土支撑可以添加早强剂，进一步完善支护的强度。另外支撑的中心标高应该从上而下分出规则的距离，在平面上，基坑应采用边角框架支撑，再以斜撑为主，中间再留出一定的空间进行挖土工作，撑梁的截面面积要合理设计，另外，为了保证临近地铁隧道的正常使用功能，也可以通过增加基坑内土体的被动土压力来确保其稳定性，所以可以选择在基坑四周加入深层搅拌桩，防止墙底角变形，也可以将其进行加固加深[1]。

3 基坑内降水防护

（1）对于劳动路站主体结构基坑开挖深度范围内涉及（第①层～第⑥2层）的潜水含水层和微承压水含水层，由于被地下围护结构隔断，即隔断了潜水和承压水的水平补给来源。故在方案设计时可作为疏干降水井来完成降水工作。

（2）对于第⑦2层的承压水含水层，考虑到地下围护完全隔断其含水层，并切断了坑内第⑦2层含水层水平补给来源，所以在第⑦2层承压含水层布置泄压井直接将其压力释放、泄压。同时为检验围护的隔水效果，在坑外应设置必要数量的观测井，加强坑外承压水位监测，发现渗漏需立即采取解决措施。

（3）考虑到WA-27地墙在基坑内外采用MJS旋喷桩止水后，仍存在渗漏可能，所以在二区WA-27地墙坑内侧布设降压观测井，外侧布设暂回灌井及观测降压观测备用井，加强该区域的坑内外水头观测，必要时采取回灌措施，以减小因坑外第⑦层水头下降对周边环境的影响。

4 基坑开挖工程的实施

为了尽可能缩短基坑的无支撑暴露时间，有效地控制围护结构变形与坑外地面沉降，采用“时空效应”理论原理开挖基坑，其基本原则是“分层分段、先撑后挖、对称平衡、限时开挖、严禁超挖、及时封底”。同时开挖坚持“开槽支撑、先撑后挖、分层分段、严禁超挖”的原则。具体如下：

（1）分段分层

按照基坑开挖施工规程，本站属于深挖基坑、长开挖，基坑开挖时应纵向分段、竖向分层。纵向根据主体结构施工缝数量分为7段，竖向根据支撑数量分为8大层，每大层又各分为2小层进行开挖，每层先挖基坑中部土方、后开挖两侧土方，以减小围护结构变形，确保周边环境稳定[2]。

（2）先撑后挖

以2根支撑之间土体为单元开挖，每一层土方开挖前，严格按设计位置及时可靠地设置支撑和稳定体系，并按设计要求及时施加支撑预应力，尽量缩短围护结构暴露时间，使基坑土方开挖后围护结构受力稳定，保证基坑安全。

（3）对称平衡

基坑土方采取由车站一端向另一端台阶式后退开挖法施工，开挖一般土层按不陡于1：3控制，砂性土层按不陡于1：4控制。动态总坡度不陡于1：3控制，每个台阶平台宽度为6m，以便两侧基坑开挖平衡，保证围护结构均匀受力和及时架设支撑。

（4）限时开挖

在基坑土方开挖过程中，按分段分层进行开挖，每小段纵向开挖宽度为10m，每小段土方须在16h内完成，在开挖结束后8h内完成该小段的支撑架设并施加预应力，即24h内完成每小段土方开挖及支撑架设作业。

（5）严禁超挖

每一层土方开挖须按设计要求的开挖高度进行开挖，每层土方开挖高度为混凝土支撑底或钢支撑下0.5m，开挖至基底以上0.3m时改用人工进行清底，避免机械扰动基底原状土。

（6）及时封底

土方开挖见底后及时组织人员进行垫层浇筑和底板结构施工，完成基坑封底工作。

经过已有的临近地铁隧道基坑挖掘经验的验证，结果显示，地下连续墙的位移基本上都是在此施工的基础上产生的，而每个阶段的施工，其产生的位移距离是不一样的，而且这种现象会延续到整个地下连续墙的支撑完成以及底板浇筑的完成。所以根据这一规律的探究，对邻近地铁隧道的基坑修建，就应该做好相应的对策，对不可避免的施工问题采取好预防措施。