成都地区临近地铁基坑工程案例分析

1 引言

随着成都市建设规程的发展， 城市地铁网的密度越来越高，城区内临近地铁开发的建筑项目越来越多。 较软土地区的城市，成都地区的地质情况有如下特点：以沙河为界，东侧为岷江水系Ⅲ级阶地，基本上没有卵石，局部有泥夹石，黏土具有膨胀性，西边为岷江水系Ⅰ、Ⅱ级阶地，往西卵石厚度逐渐增大。 软土地区临近地铁的基坑工程采用的支护形式[1-5]在仅仅考虑安全性的情况下同样也适用于成都地区， 但结合成都地区特有的地质情况，则在经济性和工期上有较大的浪费。 本文介绍成都市一个正在运营的地铁车站旁的3 层地下室基坑支护工程，合理地利用砂卵石自重大，一定宽度的预留土台能够提供被动土压力，以及土钉墙支护稳定性较好的特点，取得了良好的施工效果。

2 工程案例

2.1 项目概况

该项目位于天府新区华阳街道天府大道南段西侧， 基坑东西向长约200 m，南北向长约253 m，总面积约46 000 m2，支护周长约866 m，平均开挖深度14.65 m。 基坑东侧紧邻地铁1号线车站，地下室外墙距离用地红线约6.7~10.8 m，距离地铁站外墙约12.6~14.7 m，地铁车站基底埋深约为地表下18 m，地铁站外侧为天府大道主干道，宽约86 m。本项目整个基坑东侧253 m 范围内均有地铁车站结构，支护桩外缘距离1.9 m 有1 条埋深为1.0 m 的电缆沟。 地铁车站结构位于1 倍基坑开挖深度范围内，为地铁的显著影响区。 基坑周边环境如图1 所示。

图1 基坑周边环境图

2.2 地层岩性概况

该项目场地地貌单元属岷江水系Ⅱ级阶地， 基坑侧壁主要地层为第四系全新统人工填土层（Q4ml）素填土、第四系上更新统冲积（Q3al）粉质黏土、粉土、粉细砂层、第四系上更新统冲洪积（Q3al+pl）砂卵石层、白垩系上统灌口组（K2g）泥质砂岩。表1为临地铁侧基坑侧壁土体参数。 各岩土层的构成和特征分述如下。

表1 临地铁侧基坑侧壁土体参数

2.2.1 第四系全新统人工填土层（Q4ml）

<1-1> 素填土：灰-灰褐色，稍湿-湿，以黏性土为主，夹杂少量卵、碎石，偶见少量植物根茎及腐殖质。

2.2.2 第四系上更新统冲积（Q3al）

<2-1> 粉质黏土：黄褐色，可塑状态，含氧化铁及铁锰质结核，少量裂隙发育，裂隙间常有灰白色黏土充填。

<2-2> 粉土：黄灰色、灰色，湿-饱和，密实状态为主，局部为中密状态，含氧化铁及云母碎片等，该层摇振反应迅速，无光泽，干强度及韧性低。

<2-3>粉细砂：青灰色，湿-饱和，松散-稍密，局部层底含少量中砂，矿物成分主要为长石、石英、暗色矿物及岩屑等，颗粒呈菱角状，级配一般，黏性土10%左右。

2.2.3 第四系上更新统冲洪积（Q3al+pl）

<3-1> 松散卵石： 卵石含量50%~55%， 粒径大部分在20~40 mm，最大粒径超过80 mm。

<3-2> 稍密卵石：卵石含量55%~60%左右，粒径大部分在30~60 mm，最大粒径超过100 mm。

<3-3> 中密卵石：卵石含量60%~70%左右，粒径大部分在40~80 mm，最大粒径超过120 mm。

<3-4> 密实卵石： 卵石含量大于70%， 粒径大部分在40~150 mm，偶夹漂石，充填中砂及圆砾。

<3a> 中砂：灰色、褐灰色，饱和，松散-稍密，矿物成分主要为长石、石英、暗色矿物及岩屑等，含少量云母，级配不良，在场地内主要以透镜体的形式分布在砂卵石层中或以充填方式赋存于卵石间隙之中。

2.2.4 白垩系上统灌口组（K2g）

<4-1> 强风化泥质砂岩：棕红、紫红色，呈短柱状，砂质结构，中厚层状构造，泥钙质胶结。

<4-2> 中风化泥质砂岩：紫红色、棕红色，为场地基岩的主要岩性，呈长柱状，砂质结构，中厚层状构造，泥钙质胶结。

3 基坑支护方案

本项目平面尺寸较大、深度较深，且临近地铁车站的长度为253 m，首先要控制项目的开挖对地铁车站的影响。 若采用软土地区基坑常用的钢筋混凝土支内支撑、分区支护、逆作法或半逆作法将大幅增加基坑支护和土方开挖的造价及工期，除临近地铁一侧无法支护空间有限外，其余三侧均有采用桩+预应力锚索支护的条件。

根据现场的条件， 在非临地铁侧采用1.2 m 直径的支护桩，桩间距为2.4 m，嵌入基坑底5.0 m，在桩身上设置3 排预应力锚索。 临近地铁一侧采用1.2 m 直径的支护桩，桩间距为2.2 m，嵌入基坑底6.0 m。 临近地铁临侧具体的施工工序如图2 所示。

图2 临地铁侧基坑施工工序图

1）基坑支护桩施工完并达到80%强度后，预留一个高11.65 m、底宽13.0 m、顶宽5.5 m 高的土台，土台采用两级放坡+每级3 层钢筋土钉支护，放坡的坡率为1∶0.5，坡面采用钢筋网片喷射混凝土支护，开挖至基坑底部。

2）除土台区域外，基坑内地下室结构修建至负1 层顶板并达到80%强度，在地下室结构顶板梁板处设置反力墩，采用直径609 mm，壁厚16 mm 的钢管撑，将支护桩冠梁受到的水平力传递至地下室结构顶板。

3）逐层逐段开挖预留土台，在地下室负2 层顶板处设置钢管撑，并在支护桩对应的高度采用双拼工字钢形成腰梁，按照这样的施工工序开挖至基坑底部。

4）从底板依次向上完成浇筑、养护、换撑、拆撑等工况，直至地下室修建完成， 地下室外墙与支护桩之间每一层楼板均采用厚度不小于500 mm 的C20 混凝土条带充填。

4 结论

1）本项目已完工，在地下室施工期间并未对周边环境及地铁产生不利影响，位移和沉降均在规范允许范围内，满足了基坑支护的使用要求。

2）成都地区的砂卵石在地下水位降至基岩面的情况下有重度大、自稳性好的特点，在坡率为1∶0.5 的情况下采用土钉墙加固后可以保证其自稳性，因此，能够提供足够有效和稳定的被动土压力。