富水粉砂地层异形深基坑施工安全控制技术

刘金海

（中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 100018）

目前，我国正经历规模最大的城市化进程过程，为了缓解人口增加、车辆增多、城市拥堵问题，各城市都在积极发展城市轨道交通。而随着城市化进展的加速，城市发展的日新月异，各种不良地质环境施工变得越来越多，如何在不良地质情况下保证施工安全也变得尤其重要。

1 工程概况

杭州地铁五堡站-六堡站区间为连堡丰城4 站3 区间的第2 个区间，五六区间与连堡丰城项目共同开发，同步实施，地下二层基坑地下车库段宽30.95m，剩余段宽11.9～24.1m；地下一层放坡开挖宽70～90m。基坑开挖深度为15.76～17.5m，其中地下一层放坡开挖深度8.4m，地下二层围护基坑开挖深度8.0～11.5m。区间全部采用明挖法施工。五六区间结构标准段宽度为42m。基础埋深沿地铁车站线路变化，埋深为15.3～17.0m。基坑开挖深度范围内地质情况主要为杂填土、砂质粉土、砂质粉土夹粉砂等，土质较为松散。

场地周边有四号港河，河道宽约8.5m，深约1.1m。河岸处主要为粉（砂）土，透水性好，地表水与地下水水力联系密切。场地地下水水位埋深较浅，地下水位变化幅度较大。

2 深基坑安全控制技术

2.1 降水井施工及布置

基坑开挖前20d，采用基坑内的井点进行预降水，并对基坑进行排水[1]。井深为H+5m（H为开挖深度），降至基坑底板以下3m。降水后，基坑外观测水位低于或等于原地下水位0.5m，施工必须保证降水效果。开挖至基坑设计标高时，在井点管位置设置底板泄水孔（每400m2设置一个），然后拆除井点管。顶板覆土及内部铺砌施工完成后，即可封孔[2]。

1）降水施工设计 围护结构施作完且连续墙混凝土强度达到设计要求后，采用井深H+5m，直径700mm的管井以及∅273钢管进行基坑降水。

2）管井布置 管井沿基坑中线两侧、地下连续墙两侧线型设置，井间间距为16m，井管布置必须避开底梁及支撑位置，本工程共设置疏干井506 口，井深约为9～16m[3]。

3）降水运行 开始降水作业前，测量静态水位，布置生产性抽水试运的抽水设备、电缆和排水管道，进行试运行，验证降水效果[4]，检查排水系统是否畅通。抽水应排入场外市政管网，避免局部抽水就地回渗。同时检查电路系统是否正常，检查电器箱、电缆等设备[5]。

2.2 三轴搅拌桩施工

止水帷幕桩沿基坑放坡坡顶一周布置，采用套接一孔方式，直径0.85m，间距0.6m，咬合0.25m，加固深度25m[6]，如图1 所示。在围护结构的地下连续墙施工之前，沿墙体两侧施作三轴搅拌桩，加固区域沿基坑周边布置[7]。

图1 止水帷幕桩（三轴水泥搅拌桩）剖面示意图

基坑局部坑底以下有淤泥处进行坑底加固，加固形式为裙边(4m)+抽条(4m+4m），加固深度为坑底至坑底3m 处，在坑底至6.0 标高范围内进行回掺。坑底～冠梁顶范围掺量10%水泥进行弱加固[8]，如图2 所示。

图2 地基加固桩（三轴水泥搅拌桩）基底加固范围示意图

2.3 地下连续墙施工

围护结构地连墙根据基坑形状布置共计286幅，成槽深度在25～45m 不等，标准幅宽6m，标准段长度为1 506m，其中空钻5m，墙厚为800mm（标准幅宽为6m，L型6幅、T型4幅、折角段9幅）。

2.3.1 地下水位检测

为更加详细全面的了解施工范围及周边地质水文情况，施工前对地质水文钻探点进行加密，验证地层剖面和含水层的岩性、埋深、厚度及地下水位；采集岩土样品和水样，测定含水层的水质，测定岩土含水层的水物理性质，进行水文地质试验，确定富水性和水文地质参数；利用钻孔监测地下水动态。

2.3.2 槽段开挖

1）标准槽段开挖 根据开槽段面的长度和开槽机的开口宽度，保证成槽机在切土时两侧相邻条件的平衡，保证槽壁垂直[9]。标准槽段长度为6m，采用跳槽法施工[10]。按照每个槽段上的油漆标记和预先安排的施工顺序抓土。及时补充泥浆，防止坍塌，泥浆液位应比地下水位高出1.0m 以上。垂直度由开槽机纠偏装置控制（垂直度偏差≤1/150，槽深误差控制在-200～+100mm）。根据开挖槽宽，采用三抓成槽施工工艺，单抓成槽的宽度为2.5m[11]。

2）异形幅槽段开挖 围护结构地下连续墙的异形幅共有2 种形式，均为“L”形，两种异形幅的主要特征分抓形式如3 所示。在部分形式的槽段有部分超挖，在钢筋笼下放完毕后使用土袋和接头箱填充超挖部分。

图3 L字槽段成槽示意图

2.3.3 成槽检测

成槽后应及时进行槽位、槽深、槽宽及垂直度等成槽质量的检查。经检查合格后可以进行清底，槽段开挖质量标准如表1 所示。

表1 槽段开挖质量标准

墙体施作后，用开槽机从一端抓到另一端，将孔底清理至设计标高。然后利用超声波壁厚仪检测成槽的垂直度，利用量具、量锤检测槽位精度、深度和长度。根据检测结果，采用成槽机对槽壁进行修葺。具体检测项目及方式如表2 所示。在施工过程中，开槽过程中的垂直度由超声波测壁仪控制。每道地下连续墙开槽深度为20m 时测试一次，槽深达到设计高度后复测一次。根据检测到的波形曲线，确定降下钢筋笼或修补槽段。

表2 地连墙成槽项目检测明细表

2.3.4 接头防水处理

地下连续墙采用400mm×646mm 工型止水钢板防水。止水钢板与钢筋笼主筋焊接固定，兼做端头封堵板，接缝防水形式如图4 所示。

图4 地下连续墙防水示意图

2.3.5 墙趾注浆

每幅宽度内设置2 根注浆管插入墙底0.8m，注浆范围为墙底以下1.5m，通过试验确定注浆压力，减少墙体的竖向沉降。同时需要在注浆过程中监测墙顶隆起情况，严格将隆起控制在1cm 以内。墙体混凝土初凝后（3～5d），注入少量清水疏通管路，在强度达到70%后（17～20d）再开始注浆。

3 结语

1）三轴搅拌桩可以在基坑周围形成止水帷幕，隔断了承压含水层及基坑内外的水力连接。

2）基坑开挖过程中，加强降水施工管理，确保水位在坑底3m 以下，减小了基坑施工中周边环境的变形。

3）三轴搅拌桩止水帷幕内侧设置地下连续墙，接缝处施作高压旋喷桩，加强地连墙的薄弱部分，防止接缝处渗漏水。