深基坑临近地铁侧的施工保护措施

深基坑临近地铁侧的施工保护措施 庄之敬（上海建浩工程顾问有限公司） 一、工程概况 国信兴江海景园工程项目以 3 幢高 100m 左右、呈框架及框剪结构的高层 建筑和附属的 3 个大型地下车库为主体。其采用桩筏基础，主楼筏板厚1.6m， 地下车库筏板厚 0.5~0.7m，占地面积 20592m2，实际基坑开挖面积达 19000m2，开挖深度 为 5.85~10.45m（北浅南深）。 该项目周边环境情况比较复杂，西侧距离黄浦江仅50m，北侧及东侧均为 已建住宅小区，南侧塘桥路下为运营中的地铁 4 号线区间隧道（修复段），其 最近处距基坑仅 13m，4 号线区间隧道埋深为地表下 17m。 遵循有关部门对地铁区间隧道保护的规定及先深后浅的开挖原则，项目指 挥部将地铁的 50m 保护范围划分为 A、B 两个区域，而南侧紧邻地铁的 B 基坑 施工显然是确保整个工程安全进展的关键环节。该基坑开挖深度9.55m、局部 落深处为 10.45m，围护结构采用钻孔灌注桩结合三轴水泥土搅拌桩止水帷幕及 混凝土水平支撑的形式，地铁侧的围护体也采用了钻孔灌注桩的形式。 二、地铁侧的施工保护措施 面对复杂的环境条件，为确保该基坑施工的顺利进行，更为保障基坑周围 地下管线、周围建筑物和地铁运行的安全，B 基坑采用了顺作法的盆式开挖，并 在地铁侧部署了一系列的安全防范措施，采用了严格的现场监测手段。 （一）加大加长基坑围护体 采用顺作法施工的 B 基坑围护结构采用钻孔灌注桩，地铁侧的孔径为 850mm，插入比达 1.4，非地铁侧则采用 φ800mm 的钻孔灌注桩，插入比为 1.1。 (二)坑内加固措施 1 1 / 4 4 B 基坑在地铁侧开挖前先对坑内土体作加固处理（非地铁侧仅在转角处及邻 近构筑物区布置小范围的二轴加固），共设两道防护，第一道为φ800 的旋喷 桩，深度-6.45~基坑底下 5 米；第二道 φ850 的三轴搅拌桩，深度-6.45~基坑底 下 5 米，宽度 8 米。 （三）盆式开挖、四周留土 基坑施工采用盆式开挖、四周留土的方法。每层土方开挖时，四周预留宽 度 10 米左右的土方，将其作为应力缓冲区，以减少对周边环境的影响。特别是 在南侧的地铁区间隧道作业时，先放坡挖除中间的土方，然后再按顺序分层、 分块，且对称地挖除预留土方，这为的是能尽快形成对撑及十字对撑，以确保 基坑及地铁区间隧道的安全。 （四）预留土体的挖除措施 按“分层、分区、分块、分段、分时”的原则，利用“时空效应”，将预留土体 限时、对称且平行开挖，每块土体从开挖至垫层浇捣完毕用时控制在36h 内 （地铁侧需在 16h 之内）。待盆式中部的砼支撑强度达到设计要求的70%后， 再抽条开挖预留土体。在预留土体挖除之前，先分层刨除上面2.5m 高度的土 体，以防由于抽条时土体太高引发塌方而产生危险。 抽条开挖南侧加固土体时，土体抽条宽度控制在4 米左右，先期抽条处的 垫层跟随土方开挖予以浇筑，待垫层达到设计要求的50%以上强度后，再挖除 余下的搅拌桩加固区土体。地铁侧开挖面无支撑暴露的长度不能大于20m，且 必须在 16 小时内完成开挖，以确保其与盆式中部砼支撑的连接，进而形成对 撑。待养护至达到设计要求强度的 80%后，再着手下一层土方的开挖。 三、对保护措施的技术经济指标分析 采取上述保护措施后，取得的效果相当明显。经对该基坑各监测点的测定 数据及地铁结构变形监测值的分析比对后，可以认定基坑施工处安全状态。 （一）地铁侧围护体的变形 经测定，开挖深度近 10 米的基坑，靠近地铁侧的基坑围护体水平位移较 小，其最大水平位移值为 3.0cm；非地铁侧的基坑围护体水平位移较大，其最大 2 2 / 4 4 值为 4.5cm.由此可见，采取施工保护措施后，二层土及三层土的开挖对地铁侧 围护结构的影响明显小于非地铁侧。 以往众多类似工况，常采用砌筑地下连续墙的围护方式。大量的统计数据 表明，上海地区地下连续墙的最大水平位移介于 0.1%H（H 为基坑开挖深度）和 1.0%H 之间，平均值为 0.42%H。就围护体的最大水平位移而言，该基坑（特别 是处地铁侧）所采用的钻孔灌注桩围护体系应该说取得了较理想的支护效果。 （二）地铁区间隧道的变形 南侧塘桥路下运营中的地铁 4 号线区间隧道（修复段），其最近处距离基 坑工程仅 13m、深埋为地表下 17m。就这一挖深达 10 米左右的基坑而言，其对 地铁区间隧道安全可能带来的主要影响显然是上浮及侧向水平位移。众所周 知，地铁区间隧道结构变形极有可能会酿成较大的内壁渗水灾害。地铁运营公 司要求将地铁区间结构的附加位移和上浮控制在 5mm 以下。经对实测数据作综 合分析后可以认定，非地铁侧土方挖深时，对区间隧道影响较小，这是因为基 坑四周留土限制了区间隧道的上浮，进而起到了很好的缓冲效果；而在地铁侧 土方深挖时，区间隧道上浮趋势明显，但四周放坡的留土限时、分块挖除亦一 定程度地制约了隧道的上浮量。同时，大面积的的坑内加固不仅抑制了隆起， 也抑制了隧道的进一步上浮。 （三）对工程造价的对比分析 地铁侧的基坑围护通常均采用地下连续墙及大面积坑内加固的支护形式， 地下连续墙 800 厚，插入比大于 1.0，其工程造价比相同直径的钻孔灌注桩维护 方式高出近一倍。显而易见，在保证基坑施工安全及地铁区间隧道安全稳定的 前提下，工程造价低，则工程性价比自然就高。 四、结论 距地铁区间隧道 10 米处左右处开挖深度比区间隧道浅的基坑，其难度及风 险是可想而知的，但因为参建方的高度重视，且落实了一系列的安全防范技术 措施，故在保证工程安全的前提下，取得了降低工程造价、提高工程性价比的 效果。这对基坑围护工程而言无疑是一个足资借鉴的实例。作为管理方，我们 的体会是： 3 3 / 4 4 （一）在临近地铁侧加大加长的钻孔灌注桩、分层分区并按一定的顺序开 挖、坑内加固、留设预留土体及对预留土体开挖的防范措施落实，完全可以达 到预期的目的。该项目临近地铁侧的围护体水平位移大为减小，有力地保护了 地铁区间隧道的安全，满足了地铁运营的要求，这是明证。 4 4 / 4 4