软土地区临近既有营业线地铁深基坑施工技术

詹天昊

（中铁十四局集团第四工程有限公司，山东 济南 250000）

1 工程概况

1.1 基坑与既有线位置关系

5 号线石碶站主体基坑标准段宽21.7 m，基坑开挖深度17.2 m～19.2 m，地下2 层框架结构，靠近既有线位置采用1 m 厚地下连续墙，其余位置采用80 cm 厚地下连续墙，主体基坑距2 号线石碶站C 号出入口6.45 m，为地下2 层结构，围护结构为地下连续墙，距2 号线石碶站11.6 m，为地下3 层框架结构，距2 号线区间距离13 m，距离北侧雅渡新村小区最近25 m，如图1 所示。

1.2 工程地质及水文地质

2 风险分析与应对措施

根据宁波地区软土地层特点，即高含水量、高孔隙比、高压缩性、高流变性、高灵敏度、低渗透性以及低强度，时空效应明显，在施工过程中对土体的扰动，易产生较大变形，根据宁波地区地下2 层车站的施工统计，一般实际基坑水平变形6 cm～8 cm，施工过程控制较差的甚至超过10 cm，由于该站为宁波地区第一座同时临近既有车站及区间的新建深基坑车站，因此在基坑开挖过程中，随着围护结构的变形，紧邻既有线会产生水平和竖向位移[1]。如隧道产生不均匀变形，会产生弯曲变形，当盾构区间变形超过一定值时，将对其运营产生安全风险。该工程基坑条件复杂，须多次导改，施工周期长，其造成的影响比以往的基坑都大，卸载对既有线以及周边环境的影响也更复杂。主要的风险点为施工期间承压水对基坑的影响、基坑变形、既有车站、隧道的变形，设计施工中应采用何种措施进行保护、基坑监测、既有线监测等，是该工程控制的重点。

2.1 承压水控制

对该工程有影响的承压水为⑥4a 层粉砂层承压水，涌水量大，承压水头高，经计算基底抗突涌稳定系数最小为0.83 ≤1.1，不满足要求，须进行降水，最大水位降深为7.25 m，因为宁波软土地层低渗透性的特点，如果采取开放式降水的方案进行降水，降水影响半径较大，且建（构）筑物沉稳时间长、工后沉降量大，对周边既有线及房屋的影响太大，所以将地下连续墙以素砼墙的形式向下延伸5 m～6 m对该层承压水进行隔断，仅在坑内进行泄压处理，以减小对周边环境造成的影响，在坑内共设置3 口泄压井及2 口备用井，坑外设置1 口监测兼备用井，井深41 m。

在降水施工期间，加强坑内水位的监测工作，按照需要降水，以免出现主体结构工后沉降过大的现象，加强对坑外观测井的观测，如坑外水位降低过大，则采取一定的回灌措施，减少地面及构筑物的沉降。

2.2 地基加固施工

盾构端头加固为端头井向外9 m，上下左右各超出管片2 m，西端头井位置盾构加固区距正在运营的2 号线盾构区间最小距离仅4 m，区间及车站的变形要求高，施工期间累计变形须小于0.01 m，采用常规的三轴搅拌桩施工会产生挤土，产生较大的侧压力，对盾构区间的影响较大，将距离区间较近的范围端头加固调整为MJS 工法高压喷射注浆工艺，其余部分仍采用三轴搅拌桩施工。和传统旋喷工艺相比，MJS工法减小了施工对盾构区间的影响。在施工过程中应注意先施工完成MJS 工法桩对盾构区间形成保护后，再进行后续3周搅拌桩的施工。在地铁保护区范围内的地下连续墙采用双轴搅拌桩进行槽壁加固，防止在地下连续墙施工过程中塌孔对周边环境造成影响。

2.3 软土地区深基坑变形控制

一般宁波软土地区深基坑开挖过程中，围护结构侧向位移较大[2]，容易引起周边建构筑物下沉，该工程增设了钢支撑伺服系统来进一步控制基坑变形，并更好地保护既有线及附近居民区，在3-8 轴地铁保护区范围的第三、五道钢支撑设置钢支撑伺服系统，在9-19 轴雅渡新村范围内的第三道钢支撑设置钢支撑伺服系统，来提高整个基坑开挖过程中的变形控制。

2.4 既有线监测

施工过程中须对基坑开挖深度3 倍范围内的既有线进行监测，但人工监测只能在地铁停运期间进行，无法实时反应出区间的变形情况，该工程为提高工作效率、准确性、实时性，采用自动化监测技术对区间的道床沉降、隧道横向收敛、竖向收敛及结构水平位移进行监测。

3 工程实践

3.1 理论计算

针对该工程最大的风险源以及所制定的相应保护措施，在施工前分别对既有车站、出入口、盾构区间进行数值模拟分析，如图2 所示，计算出既有线的理论变形量，见表1，并在实际施工过程中验证所采取的措施是否有效。

表1 理论计算变形量汇总

3.2 实际施工

在实际施工完成后，各项措施均发挥了较大作用，坑内泄压降水能够满足现场施工需求，周边环境沉降较小，建筑物最大沉降14 mm，满足规范要求；钢支撑伺服系统有效控制了基坑的变形，围护结构水平位移最大36.43 mm，其余位置变形基本控制在20 mm 以内，基坑无预警，尤其是钢支撑伺服系统范围内，在多次试验后，将轴力控制在设计轴力的40%可较好地控制基坑变形，变化平顺、稳定，伺服区与普通钢支撑区围护结构水平位移对比如图3 所示。既有线的各项监测数据均满足设计及规范要求，见表2。

表2 既有线的各项监测数据

4 结语

软土地区地铁深基坑同时临近既有车站及区间且周边环境复杂的项目，不仅需要注意新建车站本身的安全，还要兼顾既有线的变形保护要求，在以上保护措施到位的情况下，理论计算与实际施工过程均能够满足要求，自动化监测技术也基本能够代替人工监测，且精准、高效。虽然顺利完成了该工程，但是在施工过程中仍存在一些问题需要改进。

该工程采用地下连续墙隔断承压水，在坑内泄压，应保证地勘报告的准确性，确保地墙能够完全隔断承压水，在施工过程中仍然需要严格控制降水深度，做好水位监测工作，按需降水，否则工后沉降会比较大。

在钢支撑伺服系统应用的过程中，须通过试验确定最合理的钢支撑预加轴力，轴力过大会导致围护结构向外变形，出现地面隆起的现象，轴力过小会导致围护结构向内变形过大，并在过程中动态调整，但调整幅度不宜过大，防止轴力突变对围护结构造成破坏，伺服系统的设置最好沿竖向连续布置，否则两层之间的普通钢支撑轴力损失频繁，反而影响现场施工，对基坑安全不利。

经过施工实践，该工程已在保证既有线安全的前提下基本完成了各项施工内容，说明在施工中采取的各项措施能够满足施工及规范要求，可供类似工程参考。