广州老城区地铁明挖施工量测与安全分析

2019-11-06周志学

四川建筑 2019年4期

周志学

(广州市市政工程试验检测有限公司，广东广州 510665)

1 工程条件分析

广州市轨道交通11号线(环线)呈环形线路。线路经由天河区、白云区、越秀区、荔湾区和海珠区，线路全长44.2 km。从实际情况看，工程主要面临施工本身以及工程对周边建(构)筑物等方面因素影响，均关系到工程能否顺利进行。本文以云台花园站为例对广州老城区城市地铁明挖复杂性及安全不确性进行分析，其他车站开挖不做赘述。云台花园站为广州市轨道交通11号线工程的第11个车站，车站位于广园路南侧，与横枝岗路、麓湖路相交的十字路口处，呈东西走向。车站为地下2层11.8 m岛式站台车站，全长326 m，标准段宽为20.9 m，车站基坑开挖深度为17.41～22.14 m。

1.1 工程地质与水文条件分析

根据沿线所揭露地层的地质时代、成因类型、岩性特征、风化程度等工程特性，将沿线岩土层分为9大层，各层内再细分亚层。

根据室内岩石试验、现场钻探岩芯破碎程度、原位测试成果等资料，结合GB 50021-2001《岩土工程勘察规范》(2009年版)，综合判定本层岩石坚硬程度分类为较破碎～较完整，岩质软～较软，岩体完整程度分类为完整，岩体基本质量等级分类为Ⅳ～Ⅴ类。

车站场地范围地层从上至下大致为：杂填土、淤泥质土、粉质黏土、砂质黏性土、全风化混合花岗岩、强风化混合花岗岩、中风化混合花岗岩、微风化混合花岗岩。车站地质情况如图1所示。

车站基坑开挖深度内的淤泥、砂等软弱土层，开挖稳定性差，且车站东侧为麓湖断裂破碎带。残积土及全、强风化岩具有遇水软化、崩解和流砂，甚至塌方，车站施工特别是围护结构施工存在较大风险。

图1 云台花园站地质

1.2 周边环境分析

云台花园站地处白云山AAAAA风景区，站址范围各类管线密集，迁改工程量大，需要改迁的管线种类有给水、排水、电信、电力、煤气等，改迁管线数量多达45组。车站施工占用公园、交通道路及绿化带，需进行四次交通疏解，条件困难。由于云台花园站位于广州市白云区三元里大道与机场路交汇处，其周边环境较为复杂跨广园中路云台花园 8 号人行天桥工程南侧有部分进入车站主体，施工车站主体时，拆除该部分天桥，后期再恢复该部分天桥。车站西侧侵入山包，山上绿化植物需迁移，中段四栋废弃底层房屋以及麓湖路边卫生间需拆除。

基于上述原因，必须加强明挖过程中的各项指标量测工作，并对其进行详细分析，据此判定工程施工是否安全，进而反馈修正施工方案及其相应参数。

2 地铁明挖施工工程难点与对策

2.1 车站东侧基坑、围护结构位于麓湖断裂破碎带

车站东端位于麓湖断裂带，宽度1～7 m，最大层厚27.9 m，层顶最浅埋深1.7 m，主要地层构造为：<10-1>断层角砾岩；<10-2>圆滑角砾岩；<10-3>强风化长英质初糜棱岩；<10-4>中风化长英质初糜棱岩。车站东端主体基底位于软土、残积土以及基岩风化不均及风化深槽等不良地质，可能存在裂隙水，地下水丰富。基坑开挖存在基底涌水的风险。

车站在断裂、破碎带中开挖施工存在较大的安全与质量隐患，因此在断层带区域中施工的安全及质量控制将成为本工程施工的难点。针对不良地质及地下水丰富的工程特点采取以下应对措施：

(1)施工前进行地质补勘、物探等工作，进一步探明不良地质的性质、特征和范围及断裂带分布范围，按照设计措施进行基底搅拌桩加固处理。

(2)连续墙施工时，采用优质泥浆，成槽过程中保持泥浆液面合理高度；控制抓斗速度，减少对土层的冲击，保证成槽质量；做好灌注工序的施工组织，确保水下混凝土灌筑连续性，防止断层夹泥。

(3)基坑开挖前针对该处进行抽水试验，评估连续墙防渗漏能力及基底渗漏情况，进行基坑开挖条件评审，验收合格后再进行开挖施工。若评估不满足开挖条件，再采取进一步注浆加固措施。

(4)基坑开挖前根据现场实际地质情况对基坑开挖方案进一步进行优化，确保基坑开挖安全顺利进行。

(5)基坑土方开挖前，在地表采用先进成熟的ECR检测技术对围护结构渗漏进行检测，预先判定渗漏点，提前注浆封堵，确保深基坑施工安全。

(6)提前降水，减少残积土层含水量，使残积土层得到一定程度固结。

(7)基坑开挖到底部后，及时进行封闭。

(8)加强基坑底部排水，防止雨水浸泡。

2.2 地下连续墙成槽控制缩径和塌孔

地下连续墙主要穿透杂素填土、粉细砂、淤泥质土、黏土等，具有可塑性和软可塑性，标贯值极低，水位埋深浅，成槽过程容易出现缩径和塌孔，如何在施工过程中合理地配置泥浆、控制成槽进度，成槽施工控制缩径和塌孔是另外一个难点。

为防止发生槽壁坍塌现象，采取初期慢速挖槽，适当加大泥浆密度，控制槽段内液面高于地下水位1 m以上；成槽时根据土质情况选用合格泥浆，并通过试验确定泥浆比重；泥浆必须专门配制，并使其充分溶胀，储存24 h以上，严禁将膨润土等直接倒入槽中；所用水质要符合要求；在松软砂层中钻进，控制进尺，不要过快；槽段成孔后，紧接着放钢筋笼并浇灌混凝土，尽量不使其搁置时间过长；根据槽段开挖情况，随时调整泥浆密度和液面标高；注意槽段附近地面荷载不要过大。

如发生严重塌孔，要填入较好的黏土重新开挖。局部坍塌，可加大泥浆密度，已塌土体可搅成碎块抽出；如发现大面积坍塌，应将抓斗提出地面，用优质黏土(渗入20 %水泥)回填至坍塌处以上1～2 m，待沉积密实后再行挖槽。

3 城市地铁明挖施工量测方案

参考工程测量方法[1-3]，并结合GJB 02-98《广州地区建筑基坑支护技术规定》等相关规定，确定了施工量测方案及内容，主要包括测量项目和精度控制要求等。广州市轨道交通11号线工程云台花园站的监测项目及精度要求见表1。

表1 监测项目汇总及精度要求

备注：本表中的监测项目及数量根据设计及规范统计确定，选测项目根据基坑的具体情况确定。

由于车站采用明挖法施工，埋深约17.3 m，东端存在断层揭露且基坑周边管线密集，因此基坑施工容易造成周边建、构筑物沉降变形，基坑透水等风险，施工过程中应作为重点加强监测。

4 现场施工量测结果及分析

由于篇幅所限，在此仅对较为必须控制的地表沉降和周边建筑物沉降进行分析。借鉴以往经验[4-7]，分析结果见后文。

4.1 地表沉降

地表沉降测得结果列于表2。

典型时态曲线如图2所示。

图2 典型时态曲线

4.2 建筑物沉降

建筑物沉降测得结果列于表3。

表2 地表沉降观测数据(部分)

备注：“+”表示隆起，“-”表示沉降；“/”表示破坏或被挡。DC2-1于2018年12月17日被挡，DC12-1于2018年12月19日被挡，DC6-1、DC14-1于2019年3月5日被挡,DC6-2,于2019年3月1日被挡。DC10-2于2019年3月13日被挡，DC12-2于2019年3月28日被挡，DC10-1于2019年4月2日被挡，DC14-2于2019年4月8日被挡，DC2-2、DC3-1、DC3-2、DC4-1、DC4-2、DC14-3、于2019年5月9日被挡。DC28-4于2019年5月19日被挡。DC25-1、DC25-2、DC25-3、DC26-1、DC26-3于2019年5月29日被挡。