廣州老城區(qū)地鐵明挖施工量測與安全分析

周志學(xué)

(廣州市市政工程試驗檢測有限公司，廣東廣州 510665)

1 工程條件分析

廣州市軌道交通11號線(環(huán)線)呈環(huán)形線路。線路經(jīng)由天河區(qū)、白云區(qū)、越秀區(qū)、荔灣區(qū)和海珠區(qū)，線路全長44.2 km。從實際情況看，工程主要面臨施工本身以及工程對周邊建(構(gòu))筑物等方面因素影響，均關(guān)系到工程能否順利進(jìn)行。本文以云臺花園站為例對廣州老城區(qū)城市地鐵明挖復(fù)雜性及安全不確性進(jìn)行分析，其他車站開挖不做贅述。云臺花園站為廣州市軌道交通11號線工程的第11個車站，車站位于廣園路南側(cè)，與橫枝崗路、麓湖路相交的十字路口處，呈東西走向。車站為地下2層11.8 m島式站臺車站，全長326 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬為20.9 m，車站基坑開挖深度為17.41～22.14 m。

1.1 工程地質(zhì)與水文條件分析

根據(jù)沿線所揭露地層的地質(zhì)時代、成因類型、巖性特征、風(fēng)化程度等工程特性，將沿線巖土層分為9大層，各層內(nèi)再細(xì)分亞層。

根據(jù)室內(nèi)巖石試驗、現(xiàn)場鉆探巖芯破碎程度、原位測試成果等資料，結(jié)合GB 50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》(2009年版)，綜合判定本層巖石堅硬程度分類為較破碎～較完整，巖質(zhì)軟～較軟，巖體完整程度分類為完整，巖體基本質(zhì)量等級分類為Ⅳ～Ⅴ類。

車站場地范圍地層從上至下大致為：雜填土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)黏性土、全風(fēng)化混合花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖、中風(fēng)化混合花崗巖、微風(fēng)化混合花崗巖。車站地質(zhì)情況如圖1所示。

車站基坑開挖深度內(nèi)的淤泥、砂等軟弱土層，開挖穩(wěn)定性差，且車站東側(cè)為麓湖斷裂破碎帶。殘積土及全、強(qiáng)風(fēng)化巖具有遇水軟化、崩解和流砂，甚至塌方，車站施工特別是圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工存在較大風(fēng)險。

圖1 云臺花園站地質(zhì)

1.2 周邊環(huán)境分析

云臺花園站地處白云山AAAAA風(fēng)景區(qū)，站址范圍各類管線密集，遷改工程量大，需要改遷的管線種類有給水、排水、電信、電力、煤氣等，改遷管線數(shù)量多達(dá)45組。車站施工占用公園、交通道路及綠化帶，需進(jìn)行四次交通疏解，條件困難。由于云臺花園站位于廣州市白云區(qū)三元里大道與機(jī)場路交匯處，其周邊環(huán)境較為復(fù)雜跨廣園中路云臺花園 8 號人行天橋工程南側(cè)有部分進(jìn)入車站主體，施工車站主體時，拆除該部分天橋，后期再恢復(fù)該部分天橋。車站西側(cè)侵入山包，山上綠化植物需遷移，中段四棟廢棄底層房屋以及麓湖路邊衛(wèi)生間需拆除。

基于上述原因，必須加強(qiáng)明挖過程中的各項指標(biāo)量測工作，并對其進(jìn)行詳細(xì)分析，據(jù)此判定工程施工是否安全，進(jìn)而反饋修正施工方案及其相應(yīng)參數(shù)。

2 地鐵明挖施工工程難點與對策

2.1 車站東側(cè)基坑、圍護(hù)結(jié)構(gòu)位于麓湖斷裂破碎帶

車站東端位于麓湖斷裂帶，寬度1～7 m，最大層厚27.9 m，層頂最淺埋深1.7 m，主要地層構(gòu)造為：<10-1>斷層角礫巖；<10-2>圓滑角礫巖；<10-3>強(qiáng)風(fēng)化長英質(zhì)初糜棱巖；<10-4>中風(fēng)化長英質(zhì)初糜棱巖。車站東端主體基底位于軟土、殘積土以及基巖風(fēng)化不均及風(fēng)化深槽等不良地質(zhì)，可能存在裂隙水，地下水豐富?；娱_挖存在基底涌水的風(fēng)險。

車站在斷裂、破碎帶中開挖施工存在較大的安全與質(zhì)量隱患，因此在斷層帶區(qū)域中施工的安全及質(zhì)量控制將成為本工程施工的難點。針對不良地質(zhì)及地下水豐富的工程特點采取以下應(yīng)對措施：

(1)施工前進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)勘、物探等工作，進(jìn)一步探明不良地質(zhì)的性質(zhì)、特征和范圍及斷裂帶分布范圍，按照設(shè)計措施進(jìn)行基底攪拌樁加固處理。

(2)連續(xù)墻施工時，采用優(yōu)質(zhì)泥漿，成槽過程中保持泥漿液面合理高度；控制抓斗速度，減少對土層的沖擊，保證成槽質(zhì)量；做好灌注工序的施工組織，確保水下混凝土灌筑連續(xù)性，防止斷層夾泥。

(3)基坑開挖前針對該處進(jìn)行抽水試驗，評估連續(xù)墻防滲漏能力及基底滲漏情況，進(jìn)行基坑開挖條件評審，驗收合格后再進(jìn)行開挖施工。若評估不滿足開挖條件，再采取進(jìn)一步注漿加固措施。

(4)基坑開挖前根據(jù)現(xiàn)場實際地質(zhì)情況對基坑開挖方案進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，確保基坑開挖安全順利進(jìn)行。

(5)基坑土方開挖前，在地表采用先進(jìn)成熟的ECR檢測技術(shù)對圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏進(jìn)行檢測，預(yù)先判定滲漏點，提前注漿封堵，確保深基坑施工安全。

(6)提前降水，減少殘積土層含水量，使殘積土層得到一定程度固結(jié)。

(7)基坑開挖到底部后，及時進(jìn)行封閉。

(8)加強(qiáng)基坑底部排水，防止雨水浸泡。

2.2 地下連續(xù)墻成槽控制縮徑和塌孔

地下連續(xù)墻主要穿透雜素填土、粉細(xì)砂、淤泥質(zhì)土、黏土等，具有可塑性和軟可塑性，標(biāo)貫值極低，水位埋深淺，成槽過程容易出現(xiàn)縮徑和塌孔，如何在施工過程中合理地配置泥漿、控制成槽進(jìn)度，成槽施工控制縮徑和塌孔是另外一個難點。

為防止發(fā)生槽壁坍塌現(xiàn)象，采取初期慢速挖槽，適當(dāng)加大泥漿密度，控制槽段內(nèi)液面高于地下水位1 m以上；成槽時根據(jù)土質(zhì)情況選用合格泥漿，并通過試驗確定泥漿比重；泥漿必須專門配制，并使其充分溶脹，儲存24 h以上，嚴(yán)禁將膨潤土等直接倒入槽中；所用水質(zhì)要符合要求；在松軟砂層中鉆進(jìn)，控制進(jìn)尺，不要過快；槽段成孔后，緊接著放鋼筋籠并澆灌混凝土，盡量不使其擱置時間過長；根據(jù)槽段開挖情況，隨時調(diào)整泥漿密度和液面標(biāo)高；注意槽段附近地面荷載不要過大。

如發(fā)生嚴(yán)重塌孔，要填入較好的黏土重新開挖。局部坍塌，可加大泥漿密度，已塌土體可攪成碎塊抽出；如發(fā)現(xiàn)大面積坍塌，應(yīng)將抓斗提出地面，用優(yōu)質(zhì)黏土(滲入20 %水泥)回填至坍塌處以上1～2 m，待沉積密實后再行挖槽。

3 城市地鐵明挖施工量測方案

參考工程測量方法[1-3]，并結(jié)合GJB 02-98《廣州地區(qū)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)定》等相關(guān)規(guī)定，確定了施工量測方案及內(nèi)容，主要包括測量項目和精度控制要求等。廣州市軌道交通11號線工程云臺花園站的監(jiān)測項目及精度要求見表1。

表1 監(jiān)測項目匯總及精度要求

備注：本表中的監(jiān)測項目及數(shù)量根據(jù)設(shè)計及規(guī)范統(tǒng)計確定，選測項目根據(jù)基坑的具體情況確定。

由于車站采用明挖法施工，埋深約17.3 m，東端存在斷層揭露且基坑周邊管線密集，因此基坑施工容易造成周邊建、構(gòu)筑物沉降變形，基坑透水等風(fēng)險，施工過程中應(yīng)作為重點加強(qiáng)監(jiān)測。

4 現(xiàn)場施工量測結(jié)果及分析

由于篇幅所限，在此僅對較為必須控制的地表沉降和周邊建筑物沉降進(jìn)行分析。借鑒以往經(jīng)驗[4-7]，分析結(jié)果見后文。

4.1 地表沉降

地表沉降測得結(jié)果列于表2。

典型時態(tài)曲線如圖2所示。

圖2 典型時態(tài)曲線

4.2 建筑物沉降

建筑物沉降測得結(jié)果列于表3。

表2 地表沉降觀測數(shù)據(jù)(部分)

備注：“+”表示隆起，“-”表示沉降；“/”表示破壞或被擋。DC2-1于2018年12月17日被擋，DC12-1于2018年12月19日被擋，DC6-1、DC14-1于2019年3月5日被擋,DC6-2,于2019年3月1日被擋。DC10-2于2019年3月13日被擋，DC12-2于2019年3月28日被擋，DC10-1于2019年4月2日被擋，DC14-2于2019年4月8日被擋，DC2-2、DC3-1、DC3-2、DC4-1、DC4-2、DC14-3、于2019年5月9日被擋。DC28-4于2019年5月19日被擋。DC25-1、DC25-2、DC25-3、DC26-1、DC26-3于2019年5月29日被擋。

表3 建筑物沉降觀測數(shù)據(jù)

典型時態(tài)曲線如圖3所示。

圖3 典型時態(tài)曲線

從表2和表3以及圖2和圖3可知，測得數(shù)據(jù)均在可控范圍內(nèi)，施工基坑本身安全，同時并未出現(xiàn)施工誘發(fā)周邊建筑安全或不穩(wěn)定問題，但仍應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)基坑周邊環(huán)境的監(jiān)測和巡視工作。特別是要注意基坑處于開挖階段，須嚴(yán)格控制周邊堆載土方、建筑材料、運(yùn)輸車輛與基坑的距離以及重量限制，避免出現(xiàn)突發(fā)情況。

5 結(jié)論

(1)廣州市軌道交通11號線(環(huán)線)呈環(huán)形線路，位于老城區(qū)，地質(zhì)條件及周邊環(huán)境均較為復(fù)雜，必須加強(qiáng)明挖過程中的各項指標(biāo)量測工作。

(2)提出的開挖方案是可行的，特別是針對車站東側(cè)基坑、圍護(hù)結(jié)構(gòu)位于麓湖斷裂破碎帶等不良地質(zhì)段以及地下連續(xù)墻成槽控制縮徑和塌孔施工采取的應(yīng)對措施是合理的。

(3)參考GJB 02-98《廣州地區(qū)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)定》等相關(guān)規(guī)定，確定的施工量測方案及內(nèi)容保證測試結(jié)果準(zhǔn)確，結(jié)果表明施工基坑本身穩(wěn)定且周邊建筑安全。