摘要：本文阐述了邻近地铁大型深基坑支护及土方开挖施工技术研究背景，对邻近地铁不良地质条件下的大型深基坑支护及开挖施工控制技术工程概况进行说明，做出邻近地铁不良地质条件下的大型深基坑支护及开挖施工控制技术的分析，希望对我国邻近地铁不良地质条件下的大型深基坑开挖及支撑施工控制技术的发展有所帮助。
关键词：邻近地铁不良地质；大型深基坑支护；土方开挖施工控制技术
一、大型深基坑支护及土方开挖施工控制技术研究背景
广州南站区域地下空间及市政配套设施工程项目位于广州市番禺区广州南站核心区，总建筑面积为266941m2，基本为地下空间结构，地下开发建设2层，局部3层，基坑开挖深度为19.8米，属于危险性较大的分部分项工程，且该基坑邻近地铁2号线及7号线，部分位于7号线上方，在深基坑施工过程中，既要保证自身变形安全的同时，也必须确保对邻近既有地铁隧道的影响在安全合理的范围内。
根据地质勘探资料显示，本项目场地存在液化土层，平均厚度为6.1m，地下水丰富，场地液化等级中等~严重，基坑开挖时，有可能会导致基坑周边土体发生侧向位移，甚至流沙、流土、突涌和管涌，进而引起地面沉降；另一方面，基坑降水使周边土体有效应力增加，发生自重固结，造成地面沉降，甚至引发地铁运行隧道变形。
邻近既有地铁隧道的深基坑工程施工安全事故往往呈现出群体性伤害、大面积坍塌、土体交互影响恶性循环、周边环境影响大、经济损失巨大的特点。同时，既有地铁隧道是城市地下的大动脉，每天承载着庞大的客流量，一旦发生安全事故，救援开展将异常困难，会造成大量人员伤亡、经济损失和社会影响。
以广州南站区域地下空间及市政配套设施工程项目为背景，通过研究大型深基坑支护及土方开挖控制技术，剖析邻近地铁施工基坑支护及土方开挖过程的重点技术，为其他相关超大型深基坑工程提供了经验借鉴。
二、大型深基坑支护及土方开挖控制技术工程概况
邻近既有地铁隧道的深基坑施工安全风险控制主要体现在深基坑自身变形控制与邻近既有地铁隧道的变形控制，如何控制深基坑自身变形并保证地铁隧道等周边设施的安全是深基坑施工必须谨慎处理的一个技术难题。科学合理地采取风险控制技术措施，并能够进行动态监测控制，以控制深基坑自身变形与既有地铁隧道的变形，是该类工程迫切需要解决的问题。
广州南站区域地下空间及市政配套设施项目位于广州市番禺区，根据工程地质条件及邻近地铁施工特点，结合广州市城市地铁保护法律法规，为使施工中对地铁2号线及7号线不造成影响，在基坑支护设计将本项目基坑划分为抽条试验段、一期基坑、二期基坑及三期基坑进行跳仓分期分段施工。
由于本工程基坑开挖深度深，开挖工程量较大，土方量超100万m3，且因地质条件较差，地下水量丰富，各分期及分区基坑支护采用三道钢筋砼对撑及角撑的形式。基坑施工过程中存在以下难点：①基坑面积大、深度深，支撑长度超长收缩变形大。②地质条件差、地下水量丰富。③邻近地铁周边环境变形控制要求极高。
三、邻近地铁不良地质条件下的大型深基坑支护及土方开挖施工控制技术
1、基坑支护形式。①邻近地铁侧支护形式采用1000mm厚地下连续墙，外侧与周边地块相邻处采用直径1000mm间距1200mm的钻孔桩。②当砂层厚度超过4米，采用800mm厚连续墙。钻孔桩外侧设置一排搅拌桩止水帷幕，搅拌桩直径600mm，间距450mm。③局部地方砂层厚度超过3米，则采用双排搅拌桩止水帷幕。④支撑系统采用四道钢筋混凝土支撑形式。第一、二、四道支撑尺寸800×1000，第三道支撑尺寸800×1200。中间设置临时立柱，采用钢格构柱形式。
2、深基坑开挖变形控制。①土方开挖遵循“竖向分层，纵向分段，先撑后挖，平衡挖土”原则组织施工。②每一道内支撑达到设计强度的80%后，才能进行下一层土方开挖。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆③内支撑全部采用混凝土内支撑，刚度大，变形小，确保基坑稳定。④首层支撑采用大范围板撑，既便于增加施工作业面，又可增大支撑刚度，减少基坑变形，确保基坑稳定。⑤采用信息法施工，为保证基坑开挖及结构施工时的安全，基坑施工应与现场监测相结合，根据现场监测所得的信息进行分析，及时反馈并通知相关单位，以便及时调整设计、改进施工方法，达到动态设计和信息化施工的目的。
3、深基坑支护内、外排水。本工项目基坑开挖深度19.8m，基坑围护结构必须有可靠的工程截水措施，避免因基坑开挖引起的周围地层水土流失对周边道路、管线产生危害、次生危害是本基坑的重点。（1）基坑外排水。采用明沟→集水井→沉砂池→污水管的排水系统，明沟采用砖砌结构。（2）基坑内排水。①在基坑内每层土方开挖前，坑内设置300*300mm排水明沟，每隔30m设规格为1000*1000*1500mm集水井，用水泵将渗出土体排出基坑外。②排水沟深度应始终保持比挖土面低0.3～0.4m。③集水井应比排水沟低0.5～1.0m，或深于抽水泵的进水阀高度以上，并随基坑的挖深而加深，保持水流畅通，地下水位低于基坑底0.5m。
4、土方开挖。本工程土方开挖量较大，工期紧。开挖过程找那个需遵循分层、分段开挖，为保证土方施工进度，计划采用如下措施：①开挖时应做好基底排水，及时抽排坑内积水，确保开挖过程中的土体和基底的干燥，保持基底强度及完整性不受破坏。②基坑开挖采用机械纵向分段分层开挖，随挖随刷坡。严格控制开挖标高，设计基底标高以上30cm土层，采用人工开挖、清底，对局部超挖用素混凝土填充。③基坑开挖过程中，做好不同土层面的记录，绘制地质素描图。当基底土层与设计不符合时，应及时通知设计、监理处理。④基坑开挖过程中，注意对支撑的保护，设专人指挥挖掘机作业，防止挖掘机碰撞支撑、腰梁等，影响支撑的质量和基坑的安全。⑤当最下层挖机作业面位于12m以下时，即使采用长臂挖掘机，也难以将土方转运至地面，因此，设置中继转运土台，进行土方的垂直转运作业。中继转运土台采用钢板加工制作，平面尺寸为2.5m×3m，高度0.8m，需计算挖机位置的地基承载力，当开挖到11m深时，安装转土用的钢平台。基坑内设置2台小型挖掘机挖土，将土转到钢平台，基坑边设置1台长臂挖掘机，将钢平台上的土直接挖上来装车运走，直至土方最后开挖完成。⑥严格按设计要求限制坑顶堆土。
5、施工监测。加强围护施工与基坑开挖过程的监测，掌握基坑、周围地层及附近环境的实际工作状态，对确保结构安全、经济、可靠和施工的顺利进行是至关重要的。根据本项目特点，施工过程中需要进行监测的项目有：①围护结构顶水平位移、沉降量测；②土体侧向位移；③围护结构变形；④地下水位；⑤支撑轴力；⑥地面沉降；⑦建、构筑物沉降、倾斜；⑧地下管线沉降、位移；⑨立柱沉降。各种观测数据相互印证，确保监测结果的可靠性，为合理确定施工参数提供依据，达到反馈指导施工目的，在施工过程中，如果发现沉降量异常，需要加密监测频率。
四、总结
邻近地铁深基坑施工技术是一项综合性技术，涉及全过程各工序的监测与控制，只有将各道工艺改进和过程控制结合起来，才能将基坑变形及邻近地铁线路运营控制在安全范围内，为后续结构施工创造良好的前提条件。
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论文作者:钟立途
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
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