临近地铁超深基坑支护施工研究

徐国伟

摘 要：本文结合工程实例，介绍了某临近地铁OCC 基坑设计过程中采取的基坑分期开挖、袖阀管注浆加固、设置板撑提高支撑体系刚度、预留反压土体、设置 回灌井、根据基坑及支撑体系特点设计合理的开挖及拆撑顺序等措施对于减小基坑开挖对既有地铁的影响起到了很好的效果。

关键词：深基坑；支护；施工技术

1围护结构设计概况

基坑深度范围内从上往下依次分布有人工填土、粉质粘土、 圆砾土、粉土及细砂等土层，以圆砾土为主，层底埋深多在 20 m 以内，地下室基底位于圆砾土。地下水位为地面以下 2 m。

基坑的支护采用 800 厚地下连续墙 + 内支撑形式，基坑深度为 16. 5 m ～ 18 m，连续墙嵌入深度为 14 m，局部 15 m，插入比约为 0. 85，基坑等级为一级。

结合本基坑的特点及塔楼的位置，基坑水平支撑体系采用桁 架混凝土支撑，主力支撑采用对撑及角部斜对撑的布置形式，同 时留出塔楼核心筒位置，使不影响主塔楼核心筒的结构施工，缩 短整体工期。

2深基坑施工方案

2.1分期开挖

因基坑环境复杂，变形要求严格，且基坑异形，为了保证支撑系统受力均匀，控制基坑开挖对既有地铁隧道的影响，经评估分析， 本工程基坑采用分期施工方案，即先施工远离地铁的大基坑（ 一期） ，待大基坑地下室施工完成后再对小基坑（ 二期） 进行开挖。

2. 2加固措施

基坑距离既有地铁线过近，距车站风亭最小净距仅0. 57 m，为了控制基坑开挖对既有地铁隧道及车站结构的影响，需对基坑与 地铁结构之间的土体进行加固保護，保护的原则为尽量减小对原 状土体的破坏，增加土体的强度及变形模量，同时对土体起到一 定的稳定作用。根据地质条件及现场条件，在距离风亭最近的位 置处进行袖阀管预先注浆加固，距离风亭及区间较近位置处设置 袖阀管，根据后续施工情况再确定是否跟踪注浆。

2. 3设置板撑

OCC 基坑距既有地铁过近，场地有限、基坑异形且在多处形成大阳角等，因此，应增加支撑体系的水平刚度，控制基坑变形及对 既有地铁线的影响，综合考虑第一道支撑体系在距离地铁较近处及 阳角位置设置板撑以增加支撑体系的水平刚度，有效控制变形。同 时可兼做栈桥板，解决因场地紧张所带来的施工组织问题。

2. 4基坑降水方案

基坑开挖影响范围内的地层主要为粉质粘土及圆砾土层，采用坑内降水，同时起到疏干土体的作用； 采用 600 管井降水，基坑内降水井 200 m2 布置一个，降水井深度为基底以下 6 m，基坑施工期间保持坑内水位在开挖面以下 1 m。由于本基坑面积大， 降水影响范围大，而地下水位的变化会引起地铁隧道结构受力的变化，降水亦对沉降有一定的影响，因此基坑开挖降水期间，在基坑外设立一定的回灌井，尽量减小坑内降水对地铁结构及周边建筑物的影响。

3围护结构及支撑体系设计

3.1围护结构的设计

OCC 属于深基坑工程，周边建（ 构） 筑物距离基坑较近，且基坑范围内土层多为圆砾土，渗透系数大，此处地下水丰富，因此，综合比较并根据弹性地基梁法 经过计算，本基坑采用 800 mm 厚地下连续墙加三道内支撑的围护结构形式，基坑深度为 16. 5 m ～ 18 m，连续墙嵌入深度为 14 m / 15 m，插入比约为 0. 85。

3.2水平内支撑体系设计

因二期基坑规则简单，因此主要介绍一期基坑支撑的设计，OCC 一期基坑为在多处形成大阳角的异形基坑，且周边建（ 构） 筑物复杂，因此，本工程选用刚度大且布置灵活的现浇混凝土桁架 支撑体系。除采用对撑和斜对撑组合的桁架支撑体系外，为了控 制基坑变形，同时解决场地紧张带来的施工组织问题，除第一道 支撑处设置大栈桥板兼做板撑外，二、三道支撑在局部位置亦设 置板撑，增加支撑系统刚度，同时可兼做施工堆料场地及部分垂 直运输中转场地。经过对桁架体系的反复计算并优化调整，支撑 平面布置图如图 1 所示。

a）第一道支撑平面布置图b）第二、三道支撑平面布置图

图 1 混凝土桁架支撑平面布置图

3.3立柱设计

结合支撑设计，支撑体系竖向需设置立柱，非板撑区域立柱设计与平常立柱设计无异，均采用型钢组合焊接拼接而成的格构柱作为竖向支撑，但因本基坑支护设计了较多的栈桥和板撑， 支撑体系也较为复杂，部分区域立柱承受了较大的荷载，又不能无限增加格构柱断面尺寸。因此，在设计过程中，特采用了一种临时型钢格构柱灌芯装置，即在不增加组合型钢尺寸以及桩基础的前提下，将空心型钢格构柱进行灌芯，形成一种实心的组合型钢格构柱，大大提高格构柱的抗弯、抗剪及抗扭能力。

3. 4 三维检算

为了确保设计的合理性，设计同时进行了三维检算，经计算，地连墙最大位移 20. 5 mm，迎土侧最大弯矩为 1 255 kN·m，背土侧最大弯矩为 814. 7 kN·m，支撑最大轴力为 9 108 kN，与二维计算结果差别不大，基本一致。

4 现场监测

基坑开挖期间对基坑变形、地铁及临近建（ 构） 筑物的沉降等进行了紧密监测。靠近 2 号风亭地连墙位移最大值 20. 57 mm，接 近 控 制 值21 mm，出现在靠近 2 号风亭基坑阳角处地下室底板浇筑完成后拆除第三道支撑时，主要原因为施工时先浇筑底板后架设后浇带换撑导致换撑不能有效顶紧，经过之后的工序调整，后浇带换撑受力且变形协调之后此处位移逐渐减小至 19. 29 mm，并趋于稳定。

临近建 筑 最 大 沉 降 出 现 在 公 交 住 宅 楼 处，最 大 沉 降 值8. 4 mm，大于控制值 7 mm，但后续沉降未再继续增加，倾斜值0. 56‰，小于控制值 2‰。

地铁车站 2 号风亭最大沉降值 5. 4 mm，小于控制值 20 mm，倾斜值 0. 36‰，小于控制值 2‰； 地铁隧道最大沉降 6. 4 mm，小于控制值 15 mm； 隧道收敛值 - 2. 7 mm，小于控制值 10 mm； 轨距累计变化最大值 3. 8 mm，小于控制值 - 2 mm ～ + 6 mm； 轨道水平变形最大值 2. 2 mm，小于控制值 3 mm。

5结语

临近既有地铁线及建（ 构） 筑物较多的复杂异形深基坑设计，除了采取直接的保护措施之外，还应在基坑支护设计中融入对既有地铁线及既有建（ 构） 筑物的保护理念，将基坑开挖对其的影响降低到最小。OCC 基坑设计过程中采取的基坑分期开挖、袖阀管注浆加固、设置板撑提高支撑体系刚度、预留反压土体、设置回灌井、根据基坑及支撑体系特点设计合理的开挖及拆撑顺序等措施对于减小基坑开挖对既有地铁的影响起到了很好的效果。

参考文献：

[1] 刘国彬，王卫东. 基坑工程手册[M]. 第 2 版. 北京： 中国建筑工业出版社，2009.

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[3] 田予东，李源潮. 黄河东路站异形基坑支护设计[J]. 铁道建筑技术，2010（ 29） ： 58-59