邻近高铁、地铁车站环境下的深基坑土方开挖施工技术研究

薛楠

摘要：本文以NO.2011G83地块南京莱蒙都会广场项目为背景，结合地勘报告、旋挖桩成孔时记录的岩土分布、高铁及地铁车站保护要求，针对邻近高铁、地铁车站环境下的深基坑土方开挖进行研究与分析，为类似邻近高铁、地铁车站环境下的深基坑施工提供一定可借鉴之经验。

关键词：邻近高铁、地铁;复杂岩土条件;深基坑;土方开挖;基坑监测;

一、工程概况

NO.2011G83地块南京莱蒙都会广场项目，总建筑面积59326.2m2，南楼地下3层、地上9层，北楼地下1层、地上5层，位于南京市玄武区南京火车站北面（偏西），整个地块呈L形，东依地铁3#线南京火车站房、9#线待建隧道和沪宁城际高铁北站房，南靠沪宁城际铁路西侧进站线路段，西毗黄家圩路及下穿高铁通道，北邻红山南路，地块中部沿东西向被地铁3#、9#线站房（地下四层）横穿而过，分为南楼和北楼两个地块，总用地面积16049平方米。

根据基坑围护设计图纸及现场实际测定，围护桩（钻孔桩）外边至围墙的距离为：

1）南楼基坑南侧距离沪宁高铁线路约22.9m，东侧紧贴地铁与高铁连接通道，距离高铁北站房约20.8m，北侧东段与地铁车站最近约3.15m，北侧西段与地铁车站距离约17.5～18.8m，西侧与黄家圩路下穿通道距离约8.3m。

2）北楼基坑南侧距离地铁车站约2.3～2.4m，西侧和北侧紧贴人行道，东侧紧贴地铁进站人行通道。

本工程地处南京市小红山山脚，根据地质报告显示，岩层起伏极大，地表至桩底主要涉及：杂填土、素填土、粉质粘土、残积土、强风化闪长岩（砂土状）、强风化闪长岩（碎石状）、中风化闪长岩（破碎）。

二、基坑岩土分布二次分析的技术研究

由于本工程地理位置极为特殊，紧邻地铁站房、隧道及沪宁城际高铁线，且地下岩土条件极为复杂，岩层起伏大。故土方开挖顺序、开挖工艺选择极为重要。基坑开挖如遇中风化岩层，需采用爆破、镐头机等方式辅助开挖。

结合地质勘查报告、以往施工经验及地铁施工单位对周边基坑施工方法，拟采用镐头机辅助开挖的方式。并确定在旋挖钻孔灌注桩施工过程中，同步记录各岩层起伏分布情况，为基坑开挖提供更加详实之依据。

经过现场实际成孔记录，需镐头机破除的岩层主要分布于南楼基坑东南角及西南角区域，需破除区域如下：

三、邻近高铁、地铁基坑开挖的技术研究与应用

（1）土方开挖总体部署

本工程南楼基坑为主要施工作业面，其总体土方量约为12万方，南楼基坑采用两道混凝土内支撑的形式。综合考虑南楼场地狭长，且东、南、北三面被高铁站房、高铁线路和地铁车站（高铁北广场）合围等因素，本工程土方开挖共分三层进行开挖，基坑分层开挖安排如下：

1）第一层土方开挖：（开挖至-2.40m）

第一层土方开挖自东向西进行，相应对撑、栈桥施工也自东向西、由南向北逐对进行。

2）第二层土方开挖：（开挖至-8.60m）

首道支撑全部达到设计強度后，方可进行二层土方开挖，第二层挖土采用对称、间隔抽条开挖的方式，根据对撑数量共分为6段逐条进行开挖。

3）第三层土方开挖：（开挖至基底）

经与设计沟通，第二道支撑部分达到设计强度后，即可对相应区域土方进行开挖。考虑南楼结构由3道后浇带划分为4段，故南楼第三层土方开挖分为4段开挖。同样采用“对称、抽条“方式，以减少基坑变形;考虑到第三次挖土较深，在栈桥码头上设置长臂挖机向土方车内驳土。[1-3]

4）具体工况详下图。

（2）出土效率估算

本工程南楼或北楼开挖阶段，仅有西北角或东北角一处施工大门，按照一处大门车辆冲洗速度计算，每辆车冲洗4分钟，则1小时共可出车15辆，按15方容量的土方车每天出土10～12小时，日出土方量可达2250～2700方。

考虑到南楼基坑开挖面土质达到强风化闪长岩，局部甚至为中风化闪长岩，需要镐头机进行破碎后挖除，并且受制于场地条件（狭长形、三面受制）土方出土效率大大降低，估算每日开挖的实际土方量约为1300方左右。

（3）土方开挖交通组织

场内土方开挖的运输路线，根据开挖土方标高而略有不同，基坑内的运输可参见土方开挖工况图内的行走路线。南楼土方开挖时的运输路线为：南楼基坑-3#线车站顶板上方-1#出入口，北楼土方开挖时的运输路线为：北楼基坑-2#出入口（1#出入口此时已封闭）。

（4）土方开挖机械安排

南楼土方开挖考虑采用4台大挖机、4台镐头机、3台小挖机施工;北楼土方开挖考虑采用2台大挖机、1台小挖机施工。

根据每日出土1300方的速度，冲洗平台冲洗速度，以及土场运距估算，土方车数量需要配置32～36台。

四、基坑开挖技术实践监测效果分析

本工程基坑开挖施工按照上述方法有序实施，总体实施效果较好，不仅提前完成了合同要求的施工任务，更极大程度上保证了基坑及周边地铁、高铁车站安全。

由于本工程地理位置特殊性，紧邻南京火车站及地铁南京站，故按照相关单位要求，本工程监测工作共计委托三家单位进行。分别为：

1）由建设单位直接委托南京南大岩土工程技术有限公司，对本工程场内基坑安全进行监测。

2）由上海铁路局委托四川西南交大铁路发展有限公司南京分公司对本工程南侧沪宁城际铁路、南京站北站房等附属设施进行了施工期监测。

3）南京地铁委托南京地铁资源开发有限责任公司对地铁地铁保护区内的南京站及区间轨道进行了施工期巡视和变形监测。

根据对本工程各项监测数据的分析，可以得出：基坑开挖及支撑施工过程中，基坑本体及周边环境处于较稳定状态。第一道支撑拆除后，应力释放桩顶水平位移变化速率较大甚至超过报警值，基坑周边原有裂缝加大，支撑拆除几天后的监测数据曲线趋于平稳，说明基坑已处于稳定状态。此种变形为正常变形，符合一般变形规律。整个施工期间支护结构有效控制了基坑的变形，能满足周边环境的安全需求，未对周边环境造成不利影响。南侧基坑各监测项目在监测结束时的累计变化量详见下表。

上海铁路局委托四川西南交大铁路发展有限公司南京分公司对本工程南侧沪宁城际铁路、南京站北站房等附属设施进行了施工期监测，共布设铁路线路（与本工程距离最近的一条铁路轨道）路基沉降监测点15个，路基平面位移监测点15个，接触网立柱沉降监测点4处，北站房沉降监测点4处，站台雨棚柱沉降监测点1处，地下水位监测点2处，监测频率由施工前期的1次/1天施工中期2次/1天施工后期1次/1周。

监测结果为如下表所示，铁路线路路基、接触网立柱、站台雨棚柱及站房沉降观测单日及累计变形量均在警戒值范围内，无异常变形。

南京地铁委托南京地铁资源开发有限责任公司对地铁地铁保护区内的南京站及区间轨道进行了施工期巡视和变形监测，共布设3号线上行线道床沉降监测点14处、3号线下行线道床沉降监测点7处、3号线上、下行线水平收敛监测点各6处、3号线上、下行线轨道静尺寸监测点各12处;监测频率由施工前期的1次/1天施工中期2次/1天施工后期1次/1周。

监测结果为：隧道沉降累计总变形量为2mm，水平收敛累计值为2.3mm，轨距累计变形量最大值为-1.90mm。整个基坑施工期间各项监测数据变化量均在报警值范围之内，同时地铁结构及附属设施现场巡视未发现异常情况，地铁结构处于安全状态。

五、结束语

邻近高铁、地铁车站深基坑土方开挖施工，施工之前，专项施工方案除需要社会专家评审以外，尚需地铁、高铁专家评审通过方可实施。类似施工应做好对周边环境的保护，施工中应严格按照既定方案执行。且除了本工程基坑监测外，必须对地铁隧道、站房，高铁线路、站房等做好监测。

本工程在旋挖钻孔灌注桩桩干钻成孔期间，对地下岩层及地下水分布情况进行了记录和排查，更加准确的测定了岩层与基岩裂隙水的分布情况，从而更加合理的安排施工机械，提高了土方開挖过程的施工效率，确保基坑安全。

本工程南楼基坑形状为长条形，且邻近高铁及地铁。结合设计文件及周边环境保护要求，制定相应的施工方案，遵循“自东至西、分块对称”的原则进行开挖，不仅提高了施工效率，更有效的控制了基坑变形，确保高铁轨道及地铁地下结构安全。

本工程在基坑开挖施工阶段，有效减少了基坑变形及对周边环境的影响，确保了基坑安全及周边高铁、地铁设施安全，为类似工程积累了一定的施工经验。

六、参考文献

[1]郭丽琴.李平旺.临近地铁深基坑开挖施工技术[J].天津建设科技，2017（02）：1008-3197.

[2]徐春雷.深基坑土方开挖施工技术[J].中华建设，2012（09）：1673-2316.

[3]陈海军.深基坑土方开挖施工技术探讨[J].江西建材，2014（07）：1006-2890.