緊鄰地鐵隧道及車站的深基坑設(shè)計(jì)與施工實(shí)例

張訓(xùn)玉

摘 要：以北京市通州區(qū)運(yùn)河核心區(qū)某項(xiàng)目為實(shí)例，探討緊鄰地鐵隧道及車站深基坑設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)和施工過程的關(guān)鍵控制點(diǎn)。項(xiàng)目基坑深度12.1～22.1 m，基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑?xùn)|側(cè)臨近地鐵北京6號(hào)線新華大街站與其區(qū)間隧道，距離地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)最近距離為6 m，距離6號(hào)線隧道最近距離為16.619 m，由于地鐵對(duì)位移要求較高，須保證基坑支護(hù)與止水不對(duì)地鐵造成擾動(dòng)，因此應(yīng)加強(qiáng)基坑支護(hù)變形控制，確保地鐵能夠安全運(yùn)營(yíng)。綜合考慮地層巖性及周邊環(huán)境情況，基坑支護(hù)采用擋土墻（土釘墻）+樁錨支護(hù)方案，地下水控制采用三重管高壓旋噴帷幕止水與攪噴樁止水帷幕結(jié)合坑內(nèi)疏干井的止水方案。項(xiàng)目實(shí)施過程中對(duì)周邊建筑物及基坑進(jìn)行了全過程監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在此類復(fù)雜環(huán)境下采用樁錨支護(hù)+三重管高壓旋噴帷幕止水與攪噴樁止水帷幕+坑內(nèi)疏干井的方案是安全且經(jīng)濟(jì)合理的。施工工藝及施工工序合理，保證了基坑開挖過程中已有地鐵的安全。

關(guān)鍵詞：緊鄰地鐵;深基坑;樁錨支護(hù);止水帷幕

Abstract： Taking a project in the core area of the canal in Tongzhou District， Beijing as an example， the technical difficulties and critical control points in the design of deep foundation pit adjacent to subway tunnels and stations are discussed. At 12.1 m to 22.1 m， this foundation pit is located in a complex surrounding environment. The east side of the project is near Xinhua Street Station of the No 6. Subway Line， with the shortest distance to the station structures at only 6.00 m， and to the subway tunnel at 16.619 m. To ensure safe operation and meet the requirements of deformation of the subway， deformation control of the deep foundation pit construction is the key points of the whole project. Considering the lithology of the stratum and the surrounding environment， retaining wall （soil nailing wall） + pile anchor support scheme is adopted for foundation pit support， and the water stopping scheme of triple-pipe high-pressure jet curtain and agitating jet pile water stopping curtain combined with the drainage well in the pit is adopted for groundwater control. During the implementation of the project， full process monitoring was carried out on the surrounding buildings and the foundation pits. The monitoring results show that it is safe， economical and reasonable to adopt pile anchor support + triple-pipe high-pressure rotary jet curtain water stop and agitator jet pile water stop curtain + pit drainage well in such a complex environment. The construction technology and working procedure are reasonable， which ensure the safety of the existing subway in the process of foundation pit excavation.

Keywords： adjacent to the subway; deep foundation pit; the pile anchor supporting; check the water curtain

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市人口膨脹，土地資源越來越稀缺，尤其是在一二線等城市尤為突出。因此，人們會(huì)充分利用土地資源，向更深處探求地下使用空間，基坑越來越深，伴隨而來周邊環(huán)境也越來越復(fù)雜（歐競(jìng)澤，2019;候敬峰等，2019）。

項(xiàng)目位于通州運(yùn)河核心區(qū)，南臨新華大街，西臨東關(guān)西路，東臨東關(guān)大道?？傆玫孛娣e51 673 m2;總建筑面積約343 100 m2 ;其中地上建筑面積231 500 m2，地下建筑面積約111 600 m2。項(xiàng)目包含Ⅷ-02、Ⅷ-04、Ⅷ-05、Ⅷ-07，地塊及地塊之間環(huán)隧道連體開挖，基坑深度12.1～22.1 m，深度跨度大，局部存在坑中坑。

該項(xiàng)目包含4個(gè)地塊，項(xiàng)目是由辦公樓、商業(yè)樓、公寓、純地下車庫(kù)組成，占地面積大，基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，工程重點(diǎn)包括：1）基坑?xùn)|側(cè)臨近地鐵6號(hào)線新華大街站與其區(qū)間隧道，Ⅷ-05地塊基坑開挖面距離地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)最近距離為6 m，距離6號(hào)線隧道最近距離為16.619 m。由于地鐵對(duì)位移要求較高，須保證基坑支護(hù)與止水不對(duì)地鐵造成擾動(dòng)，因此應(yīng)加強(qiáng)基坑支護(hù)變形控制，確保地鐵能夠安全運(yùn)營(yíng)（陳賽亮，2020;高芬芬等，2021）。2）基坑南側(cè)為新華街，地下管線復(fù)雜，且部分管線埋深較深，管線距離開挖面最小距離7.0 m，管線的最大埋深11.175 m，基坑支護(hù)與止水必須確保市政管線安全。3）基坑錨桿施工的標(biāo)高與角度控制至關(guān)重要，避免錨桿施工對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)與市政管線造成破壞，必須嚴(yán)格控制錨桿施工標(biāo)高與角度。4）臨地鐵側(cè)的土方開挖時(shí)，應(yīng)減小每步開挖的深度與長(zhǎng)度，待支護(hù)體系完成后，再進(jìn)行后續(xù)土方開挖。5）對(duì)Ⅷ-04地塊內(nèi)有一古樹的保護(hù)是本工程施工重點(diǎn)，既要保證古樹邊坡安全，又要保護(hù)土體，防止水土流失，保證古樹水分養(yǎng)分供給。6）針對(duì)地鐵必須有專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，確?；又ёo(hù)不影響地鐵正常運(yùn)營(yíng)。

綜合考慮周邊環(huán)境情況和地層巖性，基坑支護(hù)采用擋土墻（土釘墻）+樁錨支護(hù)方案，地下水控制采用三重管高壓旋噴帷幕止水與攪噴樁止水帷幕結(jié)合+坑內(nèi)疏干井的止水方案。項(xiàng)目實(shí)施過程中對(duì)周邊建筑物及基坑進(jìn)行了全過程監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在此類復(fù)雜環(huán)境下采用樁錨支護(hù)+三重管高壓旋噴帷幕止水與攪噴樁止水帷幕+坑內(nèi)疏干井的方案是安全且經(jīng)濟(jì)合理的。

1 基坑巖土工程地質(zhì)條件

（1）地形地貌

地形總體較為平坦，區(qū)域自然地面標(biāo)高22～24 m。受場(chǎng)區(qū)局部基坑開挖影響，現(xiàn)狀地形起伏較大，勘察期間實(shí)測(cè)鉆孔孔口處標(biāo)高13.30～25.56 m。場(chǎng)地北、東、南3面緊鄰?fù)ㄖ葸\(yùn)河核心區(qū)南環(huán)環(huán)隧工程，根據(jù)調(diào)查了解，主隧道底板設(shè)計(jì)標(biāo)高8.40 m（埋深16.30 m）左右?，F(xiàn)場(chǎng)勘察期間，該隧道尚未施工。

（2）地質(zhì)構(gòu)造

場(chǎng)區(qū)位于北京迭斷陷內(nèi)，場(chǎng)地內(nèi)及周邊附近無全新世活動(dòng)斷裂通過。

（3）工程地質(zhì)條件

地層自上而下為人工堆積層和第四紀(jì)沉積的黏土、粉土及砂土層。本基坑支護(hù)涉及地層如下：

1）人工堆積層

第①層：房渣土，雜色，稍濕—濕，稍密，含磚渣、灰渣，中—較軟;局部夾①1層素填土，以黏質(zhì)粉土—粉質(zhì)黏土為主，褐黃色，稍密，濕—較濕。本層及夾層厚度3.3～6.5 m。

2）一般第四紀(jì)沉積層

第②層：粉質(zhì)黏土—重粉質(zhì)黏土，褐黃，很濕，可塑，含黏土粉質(zhì)黏土夾層，含有氧化鐵;局部夾②1層黏質(zhì)粉土—砂質(zhì)粉土層，褐黃色，很濕，可塑，含云母、氧化鐵。本層及夾層厚4.8～5.4 m。

第③層：黏土—重粉質(zhì)黏土，褐黃，很濕，可塑，含黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土薄層，含氧化鐵;局部夾③1層黏質(zhì)粉土—砂質(zhì)粉土，褐黃色，密實(shí)，稍濕—濕，含粉質(zhì)黏土薄層，含云母氧化鐵;局部夾③2細(xì)砂，中密，飽和，含黏粉、砂粉薄層，含云母。本層及夾層厚4.5～5.5 m。

第④層：細(xì)砂—中砂，褐黃色，中密—密實(shí)，濕—飽和，含黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土薄層，含礫、云母。本層可見綜合層厚5.2～5.3 m。

第⑤層：中砂—細(xì)砂，褐黃色，密實(shí)、飽和，含圓礫，夾粉質(zhì)黏土薄層，含云母;局部夾⑤1層，黏土—重粉質(zhì)黏土層、褐黃—灰黃色，很濕，可塑含氧化鐵;夾⑤2層黏質(zhì)粉土—砂質(zhì)粉土層，褐黃色—灰黃色，密實(shí)，稍濕—濕，含云母、氧化鐵;夾⑤3層粉質(zhì)黏土，灰色，很濕，硬塑—可塑，含云母有機(jī)質(zhì)。本層及夾層厚5.0～6.0 m。

第⑥層：細(xì)砂—中砂層，灰黃色—灰，密實(shí)，飽和，含云母、有機(jī)質(zhì);局部夾⑥1層重粉質(zhì)黏土—粉質(zhì)黏土層，灰—黃灰色，很濕，可塑，含有機(jī)質(zhì)。本層及夾層厚7.0～7.38 m。

（4）水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地表以下包含4層地下水：第一層地下水，水位埋深較淺，含水層為黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土層，地下水類型為上層滯水;第二層地下水，含水層為黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土，主要為上層滯水;第三層地下水，位于頂板標(biāo)高約9～10 m的砂土層之中，地下水類型為潛水;第四層地下水，主要賦存于頂板標(biāo)高約0～-3 m以下的砂土層之中，地下水類型為承壓水。

（5）不良地質(zhì)作用

根據(jù)本次勘察結(jié)果，本場(chǎng)地除地面沉降外，不存在其他影響場(chǎng)地整體穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用，屬于較穩(wěn)定場(chǎng)地，適宜本工程建設(shè)。

2 基坑支護(hù)及地下水控制方案

工程周邊環(huán)境復(fù)雜，綜合緊鄰的地鐵安全性以及地層情況，采用擋土墻+樁錨聯(lián)合支護(hù)的形式，并采用三重管高壓旋噴帷幕止水與攪噴樁止水帷幕+管井疏干降水的地下水控制方案。

2.1 鄰近地鐵部分基坑周邊環(huán)境情況

（1）基坑?xùn)|側(cè)Ⅷ-02、Ⅷ-05地塊及其之間的環(huán)遂部分臨近既有地鐵6號(hào)線二期新華大街站及隧道，Ⅷ-05地塊基坑開挖面距離地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)最近距離為6 m，距離6號(hào)線隧道中心線最近距離為16.619 m，最遠(yuǎn)距離為29.209 m，Ⅷ-02地塊距離6號(hào)線隧道中心線最近為20.976 m，最遠(yuǎn)距離為35.636 m，環(huán)遂開挖面距離6號(hào)線隧道中心線最近為29.209 m，最遠(yuǎn)距離為35.636 m。

（2）車站主體臨近基坑段基礎(chǔ)埋深22.915 m，2號(hào)、3號(hào)風(fēng)道最深埋深16.875 m。隧道軌道頂面標(biāo)高，Ⅷ-02地塊2-2'剖面為3.905～3.431 m，環(huán)遂部位3-3'剖面為4.079～3.905 m，Ⅷ-05地塊4-4'剖面為4.079 m（圖1）。

2.2 鄰近地鐵部分基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

環(huán)隧道基坑實(shí)際開挖深度為22.1 m，基坑上部3.0 m范圍內(nèi)采用擋土墻支護(hù)形式，墻高為3.0 m，墻厚為370 mm，墻頂部布置壓頂梁，中間布置圈梁，梁高為200 mm，每隔3.2 m設(shè)置一根構(gòu)造柱，梁、柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，構(gòu)造柱之間墻體采用強(qiáng)度等級(jí)為Mu10的機(jī)制頁巖磚和M7.5水泥砂漿砌筑?；?.0 m以下采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，樁徑為1000 mm，樁間距為1500 mm，樁長(zhǎng)25.6 m，嵌固深度為6.5 m。護(hù)坡樁及冠梁的混凝土標(biāo)號(hào)均為C30，共布設(shè)4道預(yù)應(yīng)力錨桿：第一道錨桿長(zhǎng)度為34.5 m，錨桿與水平面夾角為10°;第二道錨桿長(zhǎng)度為35 m，錨桿與水平面夾角為10°;第三道錨桿長(zhǎng)度為29.5 m，錨桿與水平面夾角為30°;第四道錨桿長(zhǎng)度為26.5 m，錨桿與水平面夾角為30°，均為1樁1錨。為避免打穿隧道，三道、四道錨索大角度打入（圖2）。

2.3 基坑止水方案

采用坑內(nèi)降水疏干井、坑周邊設(shè)置高壓旋噴+攪拌樁與支護(hù)樁相互咬合形成的止水帷幕。

（1）止水帷幕：采用三重管高壓旋噴帷幕止水與攪噴樁止水帷幕，旋噴帷幕樁樁徑1000 mm，樁間距為1400 mm或1500 mm，水灰比0.5～0.6，水泥摻量不小于350 kg·m-1;攪噴帷幕樁樁徑1200 mm，樁間距1600 mm，水灰比0.5～0.6，水泥摻量不小于350 kg·m-1。

（2）疏干井方案：井間距為25 m，井深23 m，井徑600 mm，井管采用無砂混凝土管。井管下入后立即填入濾料，為防雨水泥砂或異物流入井中，井管高出地面300 mm（圖3）。

（3）為防止地表水、地下水大量滲入基坑，造成基坑浸水，破壞邊坡穩(wěn)定，影響施工進(jìn)度，必須采取地面截水、坑內(nèi)排水相結(jié)合的措施?；觾?nèi)排水可在基坑底面四周結(jié)構(gòu)以外肥槽內(nèi)設(shè)置排水溝和集水井，排水溝按寬0.2 m，深200～300 mm設(shè)置，坡度為1%，距離坡體下腳0.2～0.3 m，集水井沿坑底邊角設(shè)置，間距25 m，直徑0.6 m，井底低于坑底1 m，下無砂井管和濾料，碎石壓底。集水井內(nèi)的積水要隨時(shí)用泵排出，保證基坑底干燥。

3 施工情況及基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比

（1）支護(hù)樁施工階段

為了保證圍護(hù)樁垂直度與施工質(zhì)量，根據(jù)核心區(qū)地段砂層較厚，長(zhǎng)螺旋工藝無法保證鋼筋籠插至孔底，優(yōu)選帶有自動(dòng)調(diào)平裝置旋挖鉆機(jī)鉆成孔工藝。咬合樁起到擋土止水作用，要嚴(yán)格控制其施工質(zhì)量。

具體要求如下：垂直度偏差不大于1/100，樁位偏差不大于50 mm，并注意不向坑內(nèi)偏差和傾斜;孔深允許偏差0～+300 mm，樁徑允許偏差0～+30 mm。

（2）高壓旋噴樁施工階段

帷幕的施工質(zhì)量直接影響到基坑支護(hù)體系的穩(wěn)定性和周邊地鐵的安全（朱曉波，2020）。本工程為保證止水效果，采用三重管高壓旋噴工藝。具體要求如下：樁位允許偏差50 mm，垂直度允許偏差1%。

采用理正巖土深基坑計(jì)算模塊對(duì)該支護(hù)體系進(jìn)行計(jì)算，基坑等級(jí)為一級(jí)，基坑外側(cè)土壓力計(jì)算方法為主動(dòng)土壓力法，4-4'剖面計(jì)算結(jié)果如圖4。

4-4'剖面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)位移與計(jì)算位移對(duì)比如圖5。

由計(jì)算數(shù)據(jù)和實(shí)際工程情況對(duì)比，樁身位移最大處出現(xiàn)在第三道錨桿之下，實(shí)際工程數(shù)值偏小，且與計(jì)算結(jié)果基本吻合。該工程采用的基坑支護(hù)方案合理可行，能夠滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

護(hù)坡樁及止水帷幕施工質(zhì)量的好壞直接影響到后續(xù)開挖的安全及主體結(jié)構(gòu)的使用壽命，從開挖施工效果來看，本基坑護(hù)坡樁的施工質(zhì)量較好，未出現(xiàn)大的工程質(zhì)量問題，開挖后基本未發(fā)現(xiàn)露筋現(xiàn)象，止水效果也比較好。通過本工程的施工實(shí)踐可見，采用合理的基坑支護(hù)方式，在施工過程中嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，采取合理的施工技術(shù)方案，的確能保證施工安全。本工程的成功實(shí)施也為國(guó)內(nèi)尤其是北京鄰近地鐵隧道及車站的大型基坑的設(shè)計(jì)和施工提供借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)：

陳賽亮，2020. 緊鄰多條運(yùn)營(yíng)地鐵的深基坑變形控制研究[J]. 建筑施工，20（4）：36-38.

高芬芬，金雪蓮，2021. 緊鄰地鐵線路不規(guī)則軟土深基坑支護(hù)技術(shù)研究[J]. 土工基礎(chǔ)，21（1）：20-23.

候敬峰，柳頌丹，周少華，2019. 通州某緊鄰地鐵結(jié)構(gòu)深基坑支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)[C]//中國(guó)建設(shè)科技集團(tuán)股份有限公司、中國(guó)建筑學(xué)會(huì)工程總承包專業(yè)委員會(huì)、亞太建設(shè)科技信息研究院有限公司、《施工技術(shù)》雜志社.2019年全國(guó)土木工程施工技術(shù)交流會(huì)暨《施工技術(shù)》2019年理事會(huì)年會(huì)論文集：上冊(cè)：4.

歐競(jìng)澤，管衛(wèi)克，任小龍，等，2019. 緊鄰既有地鐵、隧道、周邊建筑超深基坑設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[C]// 中國(guó)建筑集團(tuán)有限公司、中國(guó)建設(shè)科技集團(tuán)股份有限公司、中國(guó)建筑學(xué)會(huì)工程建設(shè)學(xué)術(shù)委員會(huì).第四屆高層與超高層建筑論壇暨2019中國(guó)建筑學(xué)會(huì)工程建設(shè)學(xué)術(shù)委員會(huì)年會(huì)論文集：2.

朱曉波，2020. 緊鄰地鐵的深基坑施工時(shí)對(duì)地鐵隧道變形的控制技術(shù)研究[J]. 建筑施工，20（4）：16-18.