紧邻地铁运营线路的深基坑施工(1)

 [ 摘　要] 　太平洋广场二期基坑围护结构距离正在运营的地铁隧道外边线仅318 m 。通过科学的施工方法、信息化监控等措施使其对地铁隧道的影响控制在允许范围内,本文对这一成功经验进行有益的总结,为今后同类工程的设计与施工提供参考价值。

[ 关键词] 　深基坑;土方开挖;变形控制;地铁监护

　　      太平洋广场二期工程由一幢39 层高的办公楼、三层商业楼、三层会所组成,东靠襄阳北路,西连东湖路,南临淮海中路,距地铁一号线隧道外边线仅318 m , 隧顶埋深约 -12170 m 。基坑占地面积4 400 m2 , 周边裙房区开挖深度912 m , 塔楼区及襄阳北路一侧挖深约11 m , 属深基坑工程, 基础采用钻孔灌注桩及3 m 厚承台板。
1 　施工区域地质情况
      基坑土体自上而下分为以下土层: ① 杂填土,上部夹碎砖、石子等杂物,下部以素填土为主,层厚1100～3140 m ; ② 粘土,含云母及铁锰结核,层厚015～211 m ; ③ 灰色淤泥质粉质粘土,饱和,中～高压缩性,夹粉砂薄层,层厚为2155～ 5160 m ; ④ 灰和淤泥质粘土,流塑,中压缩性,夹薄层粉砂,层厚为7140 m～1010 m ; ⑤ 粘土,饱和软塑,中～ 高压缩性,层厚3100～5160 m , 地下水位在地面下015 m 处。
2 　基坑围护及支撑方案
      该基坑围护结构为宽600～800 mm 、深18～20 m 地下连续墙,北侧采用钻孔灌注桩(桩径Φ = 1 000 mm , 桩长l = 18 m) ,桩后运用两排搅拌桩止水,墙顶设置钢筋混凝土压顶圈梁以增强维护结构的整体性。基底以下采用水泥搅拌桩满堂加固,深度为5 m , 地铁隧道侧加固宽度达10 m , 水泥掺量为15 % , 基底以上为8 % , 深层搅拌桩加固区与地墙的缝隙处进行了压密注浆。
      东湖路三角区侧墙体平面形状曲折,采用钢筋混凝土支撑和围囹,其余区域支撑采用双肢钢管支撑2Φ609 ×16 mm , 上、下两道支撑同轴布置,中心标高为-2140 m 和-7100 m , 平面形式为网格状纵横布置,八字撑采用型钢H400 ×20 , 支撑由组合钢构架600 mm ×600 mm ×20 mm 组合箱形钢围囹立柱支承,既加快施工速度又保证支撑的刚度,如图1 。
3 　施工期间地铁保护措施
      本工程区段地铁隧道处于含水量高、压缩性高、强度低、流变性大的饱和软粘土层中,极易受到毗邻的深基坑开挖而造成的周边土层移动的影响。
      在施工工艺和施工参数上采用先中间后四周的盆式挖土方式,做到“分层、分区、分块、对称、平衡、限时”挖土支撑。地铁侧开挖留土宽度不小于4 倍层深,增加基坑内近地铁侧区域内被动土体的保留时间以控制墙体位移,单块土体的挖土支撑控制在16～24 h , 垫层厚度增至300 mm , 当地下墙位移过大时采用在垫层内加设型钢支撑的应急预案,加强对周围环境、地铁隧道及基坑的监测,通过监测数据的反馈指导施工。
4 　基坑开挖
      第一层土方开挖深度不足3 m , 由于基坑面积大,土体卸载后无任何支护措施达15 d , 对周边环境影响明显。基坑土体最大位移量累计达8 mm , 地铁隧道沉降为2 mm , 第一道钢支撑施力后,损失率达39 %～57 % 。

图1 　基坑平剖面

　　      第二层土方开挖具有深度大、难度高的特点,为确保地铁运营安全,首先开挖栈桥以西土体并架设支撑,南北向M、L、K支撑区域由北向南分层开挖且淮海路侧预留10 m 宽左右土体最后挖除,缩短围护墙无支撑暴露时间,接着掏槽开挖贯通东西向C、D、E 支撑后完成钢栈桥以东及C 撑以西的东北角,最后东南角全线贯通,施工期间每贯通一根支撑便立即施加预应力。第二层K撑区域土体开挖时支撑未能及时架设,淮海路侧基坑暴露时间超过36 h , 土体测斜日变化量持续大于1 mm , 之后邻近的地铁隧道沉降量陡升至013～ 015 mmΠd , 隧道管片收敛向基坑卸土方向拉伸量最大可达013 mmΠd。第三层土体开挖时施工方增加挖土及支撑补焊工作的力量,分块挖土后立即浇注垫层,较快地完成了淮海路侧混凝土垫层,并对第二道钢支撑按原设计的120 % 复加轴力,有效地控制了基坑土体位移,淮海路侧基本保持稳定的状态, 日变形量控制在015 mm 以内。
      土方挖除结束后的一个月内加强截桩凿桩及钢筋绑扎的工作,完成了大底板混凝土的浇筑。从地下室结构施工至首层楼面结构全部浇筑完成的七个月时间内,地铁隧道变形总沉降量在815 mm 以内,管片未出现因施工造成的渗漏水、裂缝等异常现象,满足地铁保护技术标准和要求。
5 　施工监测结果及分析
5. 1 　基坑开挖阶段监测工况
      分为九个工况: 第一层土方开挖前、第一道支撑完成(25 d) 、第二层土方及支撑完成(32 d) 、第一次复加轴力、第二次复加轴力、春节七天长假后、第三层土方及垫层完成(60 d) 、底板钢筋绑扎及浇筑完成(34 d) 、地下结构完成(52 d) 。

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