如意坊放射线深基坑施工重难点分析及对策研究

2020-04-01杨旭东傅鹤林胡才超韩培培

西部交通科技 2020年9期

杨旭东傅鹤林胡才超韩培培

摘要：文章结合广州如意坊放射线一期工程实例，针对其工程地质、水文地质和周边环境情况，从深基坑结构设计、基坑支护结构设计及施工等方面，分析了其基坑施工的重難点，并提出了相应的对策，可为该隧道基坑设计施工提供技术支持，也可为类似工程提供技术参考。

关键词：基坑;明挖隧道;围堰;干坞;设计;对策

0 引言

广州如意坊放射线一期工程，位于荔湾区，北起内环路如意坊立交，经如意坊隧道过江后与芳村大道相接，止于芳村大道，与芳村大道成T型交叉，见图1。隧道主线全长1 511 m，其中岸上段893 m，沉管段618 m。隧道岸上段分为黄沙端和芳村端两段：黄沙端岸上段总长503 m，其中敞开段217 m，暗埋闭口段286 m;芳村端岸上段总长390 m，其中敞开段179 m，暗埋闭口段211 m。其中基坑是关键控制工程，因此对其重难点及施工对策进行研究十分必要。

1 工程地质概况

据区域地质资料，场区位于荔湾单斜南翼，主要断裂为广从断裂和广三断裂。

广从断裂：经五雷岭以北，沿白云山西麓切过，向南越过珠江至盐步延出区外。断裂两侧岩性、岩相、古地理都有很大差异，是流溪河（PZ2）断陷、白云山—罗岗（PZ1）断隆及广州（Mz）断陷、盐步拗陷等构造单元的分界线。断裂发生于加里东期，活跃于中生代，至今仍在活动，断层产状倾向NW，倾角40°～60°，正断层。该断裂在场区南侧通过，与拟建工程近平行分布。

广三断裂：该断裂经白鹅潭水道—五凤村—石榴岗—仑头—长洲岛北岸止。断裂东段为广州断陷与仑头—新造（PZ1）断隆分界线，西段为流溪河（PZ2）断陷与盐步石湾（Kz）拗陷分界线。断裂呈近东西走向，向南倾，倾角50°，属正断层。广三断裂于珠江水道处下拟建过江隧道呈正交通过，并在隧道东南侧附近（约370 m）与广从断裂相交汇合。

1.1 地层岩性

场地主要出露第四系全新统人工填土层（Q4ml）、第四系全新统海陆交互相沉积层（Q4mc）、第四系上更新统冲积层（Q3al）、残积层（Qel）及白垩系上统（K2d）碎屑沉积岩层。

1.2 不良地质及特殊岩土

场区内不良地质主要为饱和砂土液化及软土震陷。第四系全新统海陆交互相沉积层②2、②3、②4砂层经液化判别为液化土。液化土层在强震时，由于液化造成地基失稳，是场地和地基稳定性的不利因素。施工区软土厚度大且分布广，在强震作用下，有发生软土震陷的可能。

2 明挖隧道与围堰设计概况

2.1 围堰设计概况

由于岸上明挖隧道结构与沉管段接口位于江中，进入江中段采用双排拉森Ⅳ钢板桩围堰，堰内吹砂回填，堰外抛石反压形成陆域。黄沙端围堰起讫里程为K1+020～056，长36 m，堰体宽7 m，设1道500 mm拉杆;芳村端围堰起讫里程为K1+639～696，长57 m，堰体宽10 m，设两道（第1道500 mm、第2道800 mm）拉杆。江中围堰段基坑围护如图1所示。

2.2 基坑围护结构设计概况

基坑支护根据结构埋深分别采用放坡开挖、钻孔桩、地下连续墙和带锁扣钢管桩等支护形式，黄沙端基坑具体支护形式见表1，支护结构平面图见图2;芳村端基坑具体支护形式见表2，支护结构相对简单，设计图在此略。

3 干坞设计概况

干坞布置于黄沙端东侧货运场，基坑尺寸为147 m×145.5 m，基坑开挖深度为13.7～14.1 m，非管段预制区开挖底标高为-6.2 m，预制区开挖标高为-6.6 m。

基坑围护结构采用地下连续墙+4道锚索支护，其中临江侧采用1 m厚、9 m宽格构式地下连续墙，东西两侧近江侧采用1 m厚T型地下连续墙，其他段采用1.2 m一字型地下连续墙，见图2。考虑到干坞基坑范围地质较差，连续墙外侧采用600@500 mm单轴搅拌桩和内侧850@600 mm三轴搅拌桩槽壁加固。

干坞基底内侧贴近连续墙7.45 m范围（坞口范围除外）采用850@600 mm三轴搅拌桩格栅式加固，其余范围采用500@1 500 mm CFG桩（正方形布置）加固，桩底进入全风化岩≥1 m或中、微风化岩≥0.5 m。

坞底结构管段预制区厚1 m，自下而上结构为：300 mm厚级配碎石褥垫层、120 mm厚中粗砂倒滤层、180 mm厚C25钢筋混凝土板、300 mm厚中等级配碎石（120 kN压碾机碾压）、100 mm厚C25素混凝土。其中预制区域横向设6条600 mm×1 400 mm混凝土梗梁，顶面与100 mm厚C25素混凝土齐平。相邻梗梁间纵向设置3条通长导水槽，横向每间隔5 m设置一条导水槽，导水槽断面尺寸为100 mm×100 mm。非预制区域坞底结构厚0.6 m，自下而上结构为：300 mm厚级配碎石褥垫层、100 mm厚中粗砂倒滤层、200 mm厚C25钢筋混凝土板。

A型采用双排T型地下连续墙+中间一字墙通过双十字穿孔钢板刚性连接形成格构式护岸墙，墙厚1 m，墙间600@500 mm搅拌桩满堂加固，墙顶1 m厚钢筋混凝土板连接，其中上跨地铁11号线盾构区间护岸墙上下设两道1 m厚钢筋混凝土板连接，墙底距盾构隧道顶至少0.7 m;B型采用双排T型地下连续墙，C型采用双排一字型地下连续墙，B、C型墙顶均通过1.5 m厚钢筋混凝土板连接。

珠江堤岸恢复采用预制沉箱+L形挡墙结构，沉箱结构下方抛填块石（充砂）或浆砌块石作为基础，箱内回填砂。

4 重难点分析及对策

4.1 工程特点分析

通过认真研读招标文件、施工设计图纸及现场施工调查，本工程主要特点可概括为“一大、二多、三高”。

4.1.1 一大：工程规模大

本工程隧道主线全长2 394.834 m，由主线明挖隧道、江中沉管隧道、两端连接线道路、如意坊立交及旁建干坞组成，工程施工工作量大。

4.1.2 二多：专业多、工法多

本工程涉及道路工程、隧道工程、桥梁工程、排水工程、照明工程、交通工程及交通疏解、绿化工程、电力管沟工程、管理控制中心及供配电工程等，涉及专业及工法多样。基坑围护结构有工字钢接头连续墙、十字钢板连续墙、钻孔桩、锁扣钢管桩、放坡，结合有内支撑、锚索、悬臂等形式的支护体系;基底、软弱地层加固有三轴搅拌桩、CFG桩、中粗砂换填、级配碎石换填;槽壁加固有搅拌桩、旋喷桩等。

4.1.3 三高：工期风险高、实施风险高、施工要求高

本工程工作面多，施工接口多，施工工程量大，施工场地征拆难度大，江中施工与岸上施工相互交错、相互制约等不确定因素多，对工程实施计划造成影响。工程环境复杂、地质条件复杂、不良地质条件特征明显等条件，增加了深基坑、沉管、水上作业施工难度，施工、技术、安全、质量等风险源多，工程实施风险大。本工程集路、桥、隧工程且越江跨路对接珠江两岸城市主干道施工，对施工组织管理、技术管理、安全质量管理、环境保护、文明施工等要求高。

4.2 重难点分析

（1）黄沙端岸上隧道上跨地铁11号线如意坊站，基坑最宽为39.47 m，最深为19.05 m;芳村端基坑最宽为37.2 m，最深为18.43 m;干坞基坑尺寸为147 m×145.5 m，基坑开挖深为13.7～14.1 m。两岸明挖基坑范围大面积分布有淤泥质地层、液化砂层，部分结构底板位于淤泥层中。尤其是黄沙端存在地铁车站、岸上明挖隧道及干坞等相邻多基坑施工，同时隧道基坑紧临新风港A9宿舍楼及运营地铁6号线。淤泥质基坑开挖过程中在水土压力和施工扰动的情况下容易产生涌水、涌砂和压缩变形、基底隆起等不利现象，从而会引起基坑周边建（构）筑物的不均匀沉降破坏，甚至引起基坑失稳。

（2）沉管基槽开挖最深处约16 m，受珠江航道影响，基槽需分期、分段开挖完成后再进行管段浮运、沉放安装，而且管段分两批预制、沉放，施工周期长，受长期河流冲刷及潮汐影响，基槽边坡易塌陷、基槽内易回淤，基床存在淤泥将导致沉管管段沉降无法控制，可能发生重大漏水风险。沉管基底黄沙端部分位于中风化地层处需水下爆破或凿岩棒冲击开挖，芳村端部分位于液化砂层，需淤泥软弱地层，需换填级配碎石，因此基槽开挖与稳定、基床处理施工是沉管施工控制的重点。

（3）黄沙端、芳村端及干坞围堰进入珠江部分施作围堰作止水、围护使用，干坞基坑靠珠江侧无法施作锚索，采用悬臂格构连续墙支护。

4.3 深基坑施工对策

（1）开工前做好对基坑周边建、构筑物的详细调查，并请有房屋鉴定资质的第三方单位进行鉴定、出具鉴定结论并签认。

（2）严控围护结构质量，严格按设计要求及规范施工。

（3）坞口围堰带锁扣钢管桩为支护挡水一体的结构，控制钢管桩定位精确及垂直度、锁口密封防水是关键。根据开挖降水，必要时增设外围全包止水钢板桩及注浆管实施注浆止水措施。

（4）重视基坑降水管理，确保降水质量;充分做好基坑四周排水工作，保持基坑内无水作业。

（5）按照时空效应理论指导基坑施工，遵循“开挖支撑、先撑后挖、分层分段开挖、分段施作结构、严禁超挖、限时作业”的原则，并注意坑內纵向放坡的稳定。

（6）基坑开挖到底，快速施作混凝土地模及垫层封底，缩短基底暴露时间，尽快进行结构回筑，做到快开挖、快支护、快回筑。

（7）对基坑进行全方位、全过程的监控量测，信息化施工。

（8）基坑开挖前制定详尽、切实可行的应急预案，备好各种应急物资，成立抢险应急分队，组织抢险演练。

（9）进场后提供条件完善详勘钻孔，根据实际情况进行针对性围护结构设计，确保基坑支护体系可靠。

5 结语