软土地基毗邻地铁深基坑施工

张磊

龙信建设集团有限公司 江苏海门 226100

摘 要:本文以上海博康产业基地项目深大基坑工程为例，详尽阐述了土方开挖对围护结构和地铁隧道盾构管片变形的影响及控制变形的相关技术措施。通过信息化的监测控制数据，实时监控土方开挖对基坑变形控制的影响，以科学的方法将基坑变形和盾构变形控制在允许范围内，以确保地铁运行安全。本文对这一成功经验进行有益的总结，为今后的同类施工提供借鉴、参考。

关键词: 深大基坑； 混凝土支撑； 软土地层； 土方开挖； 变形控制；

引言

随着上海经济建设的高速发展，城镇化基础设施建设更新，地铁公共交通建设的长度和数量也越来越多，地下空间得到了更好的利用；但是随着地下设施的建设发展，地下建筑物、构筑物及各类管线错综复杂，使得地下施工难度越来越大，地下接近施工和接近施工管理的要求也越来越高，在接近施工过程中，必须采取有效的技术措施、管理措施确保既有临近地下建筑物、构筑物、地下管线及周边建筑物的安全。

1. 工程概况

1.1.工程基本概况

项目位于上海浦东新区金桥镇金海路以北，金穗路以东，金奥路以西。基坑边线与运营中的轨道交通12号线东跨隧道区间段（管片970号-1076号之间）南北向沿线长约80m，地铁盾构距离围护结构最近的距离只有4.9m，距离主楼外墙最近只有7m；距离主楼外墙最远也只有约8.6m。地铁盾构管外直径6.2m，管片厚350mm，埋深4～6m，

根据设计及周边环境保护要求，本工程基坑共划分为2个大区，①区和②区。①区又分为①-1普遍区、①-2落深区；地铁保护区域为②区。普遍区主楼地下二层，地铁保护区主楼地下室一层。

1.2.支护结构设计

1.支护结构

普遍区围护采用∅800@1000钻孔灌注桩，临深坑围护桩均采用∅900@1100钻孔灌注桩，止水帷幕采用∅850@600三轴水泥土搅拌桩，竖向设置两道水平钢筋混凝土支撑。地铁安全保护区围护采用∅800@1000钻孔灌注桩，止水帷幕采用∅850@600三轴水泥土搅拌桩，竖向设置一道水平钢筋混凝土支撑。

2.基坑加固

基坑西侧普遍区域坑边采用双轴水泥土搅拌桩墩式加固；

基坑东侧地铁保护区域采用三轴水泥土搅拌桩抽条加固，并在靠近地铁侧全部采用三轴水泥土搅拌桩裙边满堂加固。

基坑①区与②区之间采用∅800@1000钻孔灌注桩作为临时分隔墙。

3.基坑降水

土方开挖前需进行基坑降水，①区基坑深层采用真空深井进行坑内疏干降水，其中沿基坑周边按200m2布设一口井，中间按250m2布设一口井；降水深度控制在坑底以下0.5m～1.0m。

2. 土方施工阶段对控制基坑变形的技术措施

2.1.土方开挖总体部署

三轴搅拌桩止水帷幕、钻孔灌注桩围护结构、三轴和两轴桩地基加固、压密注浆、工程桩及格构柱桩已经全部施工完成；降水井抽水试验完成，止水帷幕暂无明显漏水现象；具体土方开挖总体流程如下所示：

第一阶段：土方开挖专项施工方案通过专家评审；

第二阶段：在土方开挖方案评审的过程中进行基坑降水，降低地下水位至作业面以下0.5～1.0m。

第三阶段：进行基坑西侧普遍区土方开挖及地下二层结构施工，施工顺序如下：

①对围护桩桩顶进行凿除，开挖1区和2区第一层土方，按照自西向东的方向进行第一道砼支撑体系及顶圈梁的施工，同时降水达到第二层土方开挖要求。

②待第一道砼支撑体系达到设计强度以后，按照图纸要求的顺序分块分层进行土方开挖至第二道砼支撑设计标高，进行第二道砼支撑及围檩施工。同时将地下水位至垫层底面以下0.5～1.0m。

③待第二道砼支撑体系达到设计强度以后，按照图纸要求的顺序分块分层进行土方开挖至垫层底标高，进行普遍区地下室垫层、底板及传力带施工。

④普遍区地下室垫层、底板及传力带达到设计强度后，拆除第二道砼支撑及围檩，然后进行地下室二层结构及B1板、传力带施工并回沙，施工完毕后普遍区先暂停施工。

第四阶段：进行基坑东侧地铁保护区（②区）土方开挖及地下结构施工，施工顺序如下：

①待普遍区（①区）地下室结构B1板施工时，进行②区土方开挖准备工作。

②在一区B1板及传力带混凝土强度达到设计强度后，根据设计要求按自北向南的顺序将②区土方开挖至基底，拆除分隔墙并及时进行②区垫层、底板及传力带施工将①区地下室结构与②区贯通。

第五阶段：拆除①区、②区第一道砼支撑。

第六阶段：进行①区、②区地下一层结构施工。

第七阶段：地下室周边粗砂回填，进行地上部分结构施工。

2.2.针对性主要控制变形措施

2.2.1.第二道土方开挖变形控制措施

1.第二层土方开挖

1）根据申通公司“基坑沿地铁侧留土宽度不少于4倍的单层挖深，且最后挖除，单块土体的开挖到支撑形成总时间控制在24h内”的要求项目部研究讨论将第二层土方分为4个分区，即（1-1）区；（1-2）区【分为（1-2）大区和（1-2）小区，（1-2）小区又分为A1、A2、A3、A4区】；（1-3）区；（1-4）区【分为（1-4）大区和（1-4）小区，（1-4）小区又分为B1、B2、B3、B4、B5区】；（1-1）区和（1-2）区先形成东西向支撑，然后（1-3）区和（1-4）区施工形成东西向支撑。其中A1、A2、A3、A4区及B1、B2、B3、B4、B5区的宽度为25.4m(如图所示），单块土方量不超过1000m3。

2.监控测量数据：

盾构垂直方向位移最大值为-3.4mm（下沉）；

盾构管片收敛最大值为 -2.7mm（缩小）；

2.2.2.第三道土方开挖变形控制措施

1根据申通地跌公司“边挖边形成垫层，并快速形成底板，在挖土完成后7-10d内必须形成底板”的要求对第三层土方按照后浇带分成4块即（1-1）区、（1-2）区、（1-3）区及（1-4）区。开挖顺序为（1-1）区—（1-2）区—（1-3）区—（1-4）区。

2.为了增加施工速度我项目部研究讨论将±0.000以下的后浇带全部改成间隙式加强带。（加强带替换温度后浇带可以避免后浇带内大量的型钢支撑焊接，节约时间）

3.监控测量数据：

截止第三层土方开挖完成到底板形成地铁累计变形：

（1）盾构管片垂直位移最大值-2.7mm（说明地铁从第三层土方开挖开始由原来的下沉开始转变为上升）

（2）盾构管片收敛位移最大值3.2mm（说明地铁由原来的收敛变成了松弛）。

2.2.3.区第二道支撑拆除及地下室二层形成期间对地铁变形的影响

1.为了避免振动造成土体扰动，支撑拆除全部采用钻石链条切割工艺。

2.第二道支撑总体上根据后浇带分四段拆除，即分（1-1）区，（1-2）区，（1-3）区，（1-4）区共四个区，先拆除（1-2）区再紧接着拆除（1-1）区，待两个区的混凝土结构和换撑板带达到设计强度的75%以后，再拆除（1-4）区和（1-3）区。

3.考虑到围护结构的应力释放，控制土体变形，同一部位先拆南北方向支撑，后拆除东西方向支撑，最后再拆除围檩。

4.监控测量数据：

（1）垂直位移累计最大值为-2.2mm；

（2）管片收敛累计最大值为 4.2mm；

5.第二道支撑拆除平面布置图

6.第二道支撑拆除后快速施工地下室二层并形成换撑板带。

2.2.4.②区（地铁保护区）土方开挖，水平型钢换撑

考虑到②区紧邻地铁盾构管片，根据检测数据的反馈，项目部商议在②区开挖从北到南依次开挖，开挖过程中及时施作垫层，垫层加厚，并在垫层里增加型钢支撑。有效的避免由于基坑东侧（地铁位置）土体应力释放导致土体变形过大。

2
.2.5.第一道支撑拆除及地下一层施工控制措施

1 .为了有效的控制区围护结构及外侧土体变形，在第一道支撑拆除前，进行型钢H400x400x13x21斜抛撑换撑，如右图所示：

2.监控量测数据：

从支撑拆除到地下室一层完成为止：

1.盾构管片垂直位移累计最大值3.4mm；

2.盾构管片收敛累计最大值7.3mm。

2.2.6.斜抛撑拆除及回填施工措施

1.在地下室一层（±0.000m）顶板完成后，拆除型钢支撑，拆除前为了有效的避免围护结构变形，在割除支护结构与地下室外墙之间的型钢前，先采用中粗砂进行回填夯实至型钢底口300mm，割除型钢后再进行第二次回填，如右图所示：

2.监控测量数据

从中粗砂回填到年底（有微小的变动）：

（1）盾构管片垂直位移累计最大值3.9mm≤10mm；

（2）盾构管片收敛累计最大值7.0mm≤10mm。

参考文献(References)

［1］ 蒋洪胜，侯学渊．基坑开挖对临近软土地铁隧道的影响［J］．工业建筑，2002，( 5) : 53-56．

［2］ 程斌，刘国彬，侯学渊．基坑工程施工对邻近建筑物及隧道的相互影响［J］．工程力学，2000，( 增) : 486-491．

［3］ 陈郁，李永盛．基坑开挖卸荷引起下卧隧道隆起的计算方法［J］． 地下空间与工程学报，2005，1( 1) : 91-94．