复杂条件淤泥软土中车站明挖法施工案例分析

廖小明

（建发合诚工程咨询股份有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

我国社会经济飞速发展，城市规模不断扩展，空间资源越来越紧张，地铁建设就是解决该问题的重要表现。受环境制约，在城市轨道交通之地铁的实际施工中，明挖法施工不仅适用于各种地质条件，还具有提高建设速度，易保证施工整体质量和安全，以及降低工程造价等优点[1]。在淤泥软土中进行车站施工时，如果稍有操作不当就很容易导致施工安全受到严重影响，甚至引发安全事故。本文通过实际案例，对明挖法在软土中地铁车站施工时发生的地连墙漏水、取消换撑试验失败和综合预警超限、地连墙侵限故障进行分析。

1 工程概况

某市A车站为地下二层双柱三跨岛式车站，长292m，宽21.7m，深约16.93～19.21m。采用明挖法施工，围护结构为800mm厚地下连续墙，基坑均设置四道支撑加一道换撑，第一道采用钢筋混凝土支撑，第二至第四道支撑采用钢支撑。

工程地质主要为：淤泥夹砂、淤泥质土、（含泥）中粗砂层、杂填土层。

本车站范围内无河流，地下水主要为孔隙潜水，第一层潜水稳定水位埋深为6.5～10.7m，第二层潜水(具承压性)稳定水位埋深为18.7～21.2m。

车站周边给水管线、电力管线、雨水管线、污水管线、通信管线、ND110燃气管线埋深在0.68～3.34m，临时改迁至北面便路内，距车站围护结构边为2～7.1m。

本站西面30m处为河，河宽度约20m，水深约2～3m。

地下水按埋藏条件包含上层滞水和承压水两种类型。承压水层对工程建设的影响较大，

特别是对桩基施工和基坑开挖有较大影响，淤泥粉细砂交互层、淤泥夹砂、(含泥)粉砂、淤泥夹砂中的孔隙承压水与河水有直接联系[2]。

2 明挖法施工在软土中进行车站建设时的风险分析

软土具有含水量大、压缩性大、强度低、灵敏度高、易触变等特点，在上部荷载或者震动作用下易产生固结变形，引起地面、管线沉降，导致路面、房屋开裂等地质灾害，其危险性和危害性中等[3]。

软土特性对基坑开挖时空效应要求高；基底主要为淤泥及淤泥质土，对基坑承载力影响较大。在软土地层深基坑施工中，如何保证围护结构施工质量、控制深基坑稳定性及未来车站运营安全是本工程的难点之一。

施工对周边地面交通和居民的正常生活有较大影响，易造成噪声、废弃泥浆及粉尘的污染[4]。

3 明挖法施工几起案例分析

3.1 地连墙漏水案例

3.1.1 案例描述

基坑端头最后一层土方开挖作业时，土方开挖接近基底标高，基坑内刚开始有细微明水渗出，后水量突然增大，经过抢险将漏水控制。根据漏水情况继续在坑外采用后退式注单液浆、双液浆加固，用注浆填充地层可能存在的空洞，处理漏水过程中地连墙墙体深层水平位移大量增加，在此期间增加端头井钢支撑两道，直至底板浇筑完成险情结束。

3.1.2 原因分析

本次漏水位置位于车站Z字型地连墙位置处，施工时该幅地连墙采用两幅钢筋笼，即采用两个L型钢筋笼柔性接头施工，该位置为基坑围护结构的相对薄弱环节。在槽壁及阴角处加固施工时存在加固不到位，在地连墙浇筑时发生局部坍塌，造成接缝混凝土夹泥夹砂现象，导致基坑开挖后基底出现漏水情况[5]。

地连墙墙体深层水平位移大量增加的主要原因：

（1）大量的水土流失；

（2）前期堵漏时引流管数量不足、规格小，在堵漏过程未保护好，导致引流管全部被埋，无法明确辨别后续渗漏水来源，只能采取间断性注浆；

（3）间断性地注浆200t，导致墙体侧压力过大，变形增大；西面河水与淤泥粉细砂交互层、淤泥夹砂、(含泥)粉砂、淤泥夹砂中的孔隙承压水有直接联系。

3.2 取消换撑失败案例

3.2.1 案例描述

本站设计施工图中设计了一道钢支撑换撑施工，换撑工序如图1所示。因工期需要，制定了取消换撑，侧墙、中板整体施工的方案。在进行取消换撑的试验中，共拆除第三道6根钢支撑，该试验耗时6d最终以失败告终。取消换撑试验过程及监测数据见表1。

图1 换撑工序图

表1 取消换撑试验过程及监测数据

3.2.2 原因分析

主体结构施工进度慢，在进行取消换撑试验前，侧墙、中板均未施工，导致墙体中部整体支撑力不足，是该试验失败的主要原因[6]。

当6根钢支撑全部拆除时，第二道钢支撑GZL2-04监测点轴力5d内共增加了4648.68kN，最大达到了6366kN（设计控制值最大值2083.2kN），存在较大安全隐患，取消换撑失败，因此停止该试验，按原设计方案执行。

3.3 综合预警超限、地连墙侵限案例

3.3.1 案例描述

（1）车站各点位最大值超限见表2，各管线最大竖向位移见表3。

表2 车站各点位最大值

表3 各管线最大竖向位移

（2）车站多处地连墙接缝处渗水，多处地连墙侵入主体结构边线，最大侵线值为32cm。

3.3.2 原因分析

（1）基坑处于淤泥夹砂及淤泥质地层中，对地层变化较为敏感，容易发生变形；

（2）管线二次开挖回填不密实，车辆长时间通行与停靠，进一步造成地面不同程度的沉降；管线监测点预埋为间接点，非直接点，影响监测数据准确性；

（3）混凝土支撑施工过程中对轴力计保护不足，导致后期轴力计失效；

（4）在淤泥夹砂及淤泥质地层中，车站围护结构施工整体外放不足，进一步加大了地连墙侵线；

（5）土方开挖作业完成后由于钢支撑架设不及时，无支撑的暴露时间过长，使基坑变形不断增大；

（6）思想上不够重视，在开挖过程中未及时将监测数据指导下一步施工，施工组织不力，主体结构施工进度依旧严重滞后，导致地连墙变形量不断增大。

4 结束语

该工程实践证明，在周边建筑物较近、管线较多、软土地基、地下水位较高的复杂条件下明挖车站深基坑施工应采取下列措施，从而确保深基坑安全。

（1）槽壁加固、地连墙接缝处理、地连墙混凝土浇筑等每一个施工环节均需小心、谨慎，只要有一个环节出问题均可能导致地连墙漏水；地连墙工字钢接头，刷壁要重点盯控，保证刷毛上无泥沙等其他杂物，保证刷壁质量，减少接缝渗漏；土方开挖时应对地连墙接缝等薄弱环节进行观察，如发现有湿渍或渗水，提前进行注浆预加固处理；地连墙漏水首先要迅速反压，然后要及时采用高效的钻机设备（比如阿特拉斯钻机）打孔是争取时间的最有效办法。堵漏不排除会出现2次漏水情况，所以，反压砂袋要有足够的安全系数，以备2次压浆堵漏。

（2）地连墙施工前进行槽壁加固是必要的，避免了地连墙成槽发生塌孔，保护了地连墙施工质量及周边建构筑物的安全，阴阳角位置的加固是控制的重点部位，应加强管控，保证阴阳角加固质量［7］；对于开挖19m深度的2层地下车站，导墙施工放样时，按开挖深度的1%进行外放，以防止地连墙侵限。

（3）软土地层开挖19m深度的2层地下车站，采取一道顶层混凝土支撑，下设3道钢支撑从设计方面应进行深入研究、探讨，但按此设计方案施工主体结构时，必须进行换撑施工；开挖时应充分考虑时间、空间效应，随开挖随支撑，限时安装钢管支撑，做好基坑排水，减少坑底暴露时间。各工序要衔接紧密，基坑开挖到位后及时封底。人员、材料准备充足，加快底板、侧墙、中板施工进度；监测数据应及时采集、及时分析、及时发布给专项管理小组正确指导施工。