摘要：地铁周边工程施工时很容易造成地铁隧道垂直上浮，本文根据工程案例，对某横跨地铁隧道的深基坑工程为例，对在施工过程中的控制点及应急策略进行分析，实践证明所用工法可以确保隧道上浮在允许范围内。
关键词：深基坑；隧道上浮；堆载；渗漏；策略
一、工程概况
某建筑工程为办公、商业及后勤功能的综合建筑设施，项目总建筑面78862m2。按照建筑节能标准建造，邻近地铁隧道。该工程由S1楼、S2楼及东、西连通道组成，其中S1楼地下3层（外加一夹层），地上16层，建筑高度80m；S2楼地下3层（外加一夹层），地上15层，建筑高度77.2m。东侧连通道地下1层，开挖深度约为5m。西侧连通道地下1层，开挖深度约为5m，地上1层。中下方是某地铁线路区间隧道，而S1区、S2区基坑边线与该线路地铁区间隧道距离均为8m。由于基坑距离地铁隧道较近，且施工过程中的工序复杂，对基坑周边的环境扰动较大，所以对地铁隧道保护要求十分严格，在东、西侧连通道基坑施工过程中，基坑底部距离隧道仅为20m，施工过程中对地铁隧道的保护要求较高。基坑与隧道的剖面垂直位置如图1所示。
图1 基坑与地铁隧道剖面位置
二、基坑围护体系
在连通道基坑挖深为5.00m区域采用φ 800mm@1000mm钻孔灌注排桩结合外侧单排φ850mm@600mm三轴水泥土搅拌桩止水帷幕；在挖深为5.000～6.285m区域采用φ900mm@1100mm钻孔灌注排桩结合外侧单排φ850mm@600mm三轴水泥土搅拌桩止水帷幕。止水帷幕深度范围自地表至基底以下5m，采用套接一孔法施工，水泥掺量不小于20％。本工程基坑被动区土体加固采用φ850mm@600mm三轴水泥土搅拌桩，连通道坑内采用满堂加固，加固体深度范围自地表至基底以下5m，坑内加固水泥掺量不小于20％。连通道坑内基坑竖向设置1道钢筋混凝土支撑，混凝土强度等级为C30。东侧连通道基坑第1道混凝土支撑中心标高为-1.85m。压顶梁及主撑的截面尺寸均为1000mm×700mm（图2）。
图2 工程围护体系
三、基坑施工难点分析
（一）运营线路和在建线路及结构保护要求：两轨道横向高差＜4mm；轨向偏差和高低差最大尺度值＜（4mm/10m），地铁结构横向差异沉降＜0.04%；地铁结构的最终绝对沉降（或隆起）量和水平位移量＜10mm，施工引起的地铁结构变形＜0.5mm/d。当发生下列情况时，建设施工单位应及时报警，并采取可靠应急措施，保证地铁线路安全。①地铁结构位移、沉降量或隆起速率达到0.5mm/d。②靠近地铁一侧的围护结构变形超过1.0mm/d。③监测值超过日监控指标或总变形控制量的1/2。④其他危及地铁结构安全的事情发生。
（二）地铁周边地下室结构渗漏水会对地铁隧道结构安全产生重大影响，要求地铁侧地下室结构防水等级为一级，结构渗漏水应以自身防水为主，不宜采取抽排放方式，保持建筑周围的地下水位。该项规定对该处的结构施工质量提出了更高的标准，大大增加了控制结构施工质量的难度。
四、深基坑施工原设计方案
按照原有设计方案，将连通道基坑分成12块进行施工，需要将每块施工时间严格控制在地铁线路的非运营时间（22：00—次日06：00），即将分块施工挖土、垫层、防水、钢筋绑扎、混凝土浇筑等全部工序时间严格控制在8h之内，且在混凝土浇筑完成16h内必须完成堆载施工，以控制地铁隧道上浮（图3、图4）。
基坑开挖流程：按顺序依次抽条开挖至基底（开挖放坡比例为1∶1）、铺设底板垫层钢筋、浇筑底板垫层混凝土（早强、快凝混凝土）、施工底板防水（SBS防水卷材）、浇筑防水保护层、绑扎底板钢筋、浇筑底板混凝土（早强、快凝混凝土）、混凝土浇筑完毕之后16h内完成沙袋负重压载（要求为10kPa）。一个基坑施工总时间约为144h，约6d。
图4 原基坑施工防水施工节点
五、深基坑施工现场优化方案
鉴于地铁监护单位要求，对于地铁隧道的保护要求极高。其中地铁隧道的上浮主要有以下2个原因：①施工过程中由于短时间内大量土体卸载，造成地铁隧道上方的土压力骤减，造成隧道上浮。②由于地下室长期的渗漏引起地铁上方土体扰动，从而造成地铁隧道上浮。针对以上2个方面的因素，对原有方案作出以下的优化。
（一）挖土分块的优化
由于时间段上面的限制与制约，使得原设计方案施工的难度系数极大，甚至连现场也无法满足该项施工方案的实施。工程项目部进行方案讨论以及可行性分析，并多次同地铁监护单位进行沟通以及优化方案的汇报，最后取得了成功，同意将连通道基坑分成3块进行施工，施工方案尽最大可能优化：充分压缩工序之间的搭接时间，尽可能优化工艺的施工材料和简化施工工艺（图5）。
图5 分3块施工方案
（二）防水方案的优化
本工程底板防水施工材料为SBS改性沥青防水卷材，受防水材料自身性能缺陷的限制，该防水材料施工的前提条件为基坑开挖面无明水，故必须先将基坑内的积水排干之后才能施工防水材料。但是在实际的基坑开挖过程中，时段为雨季，基坑开挖面无明水条件较难达到，施工难度系数极高，同时也将影响防水材料施工的效果。
类似的抢险工程在施工过程中刻不容缓。综合考虑施工时间以及后期防水工程的效果，工程项目部将原有防水卷材优化为BAC防水卷材。BAC防水卷材可用于潮湿的施工面，也达到一级防水的要求，为现场施工提供了保证（图6）。
图6 防水节点优化方案
（三）防水垫层的优化
原设计中防水垫层以及防水保护层均为混凝土材料，且为非常传统的施工工艺。受混凝土自身材料限制，混凝土的终凝时间较长，无法满足现场无缝搭接的要求。故将混凝土垫层方案优化为厚50mm的钢筋混凝土预制板，考虑到预制板的质量以及便于现场进行预制板的铺设，预制板的尺寸定为1.20m×1.00m×0.05m。在预制板方案实施的过程中，地面注意平整，以保证预制板铺设的平坦，便于后期防水卷材的铺设。预制板方案的优化，为整个工序的顺利进行节约了大量的时间。
（四）基坑压重的优化
由于基坑短期大幅度的卸载，基坑底部肯定会出现回弹现象，极易造成地铁隧道上浮，且该阶段造成的上浮量最为突出。为控制地铁隧道上浮，施工过程中采取堆载压重的方案，经过计算：要求堆载参数为10MPa。经过方案优化调整，采用尺寸为1.2m×1.0m×0.8m定型化混凝土块压重，既满足堆载要求，同时便于后期地下室顶板施工模板脚手架搭设以及材料堆放。定型化混凝土块压重的方案，既控制了地铁隧道的上浮量，同时也减少了由于基坑回弹造成的底板表面开裂现象，保证了底板的施工质量。
（五）伸缩缝的优化
本工程连通道与地下室主体结构连接，由于主体结构与连通道之间沉降速率以及最终沉降量的不同，若2部分结构直接连接将极易导致连通道结构产生裂缝，出现连通道结构渗漏水现象，甚至导致结构撕裂，影响到业主的使用需求和其自身结构的安全。为避免以上结果的出现，在距离接缝1.5～2.0m处设置伸缩缝，伸缩缝的宽度为350mm，底板、侧墙、顶板环通设置。伸缩缝的设置，使得该处成为结构防水的薄弱部位，为保证伸缩缝不漏水，必须加强该处的外防水。伸缩缝采用3道防水，由外至内依次为环形可卸式止水条、中埋式橡胶止水条、外贴式止水条，重重防护，以保证伸缩缝的不漏水（图7、图8）。
图7 方案优化后伸缩缝节点
图8 伸缩缝效果图
（六）新老混凝土界面的优化
由于本次基坑为主体结构地下室连通道，主体结构以及地下室外墙（地下连续墙）已经施工完成，故存在一个无法避免的新老混凝土接缝，若该接缝处理不当，该处将变成地下室永久的漏水点。
为保证新老混凝土之间的接缝质量，在东侧连通道施工期间，侧墙连接部位采取将混凝土界面凿毛、清理、接浆处理，于接缝处放置30mm×50mm的遇水膨胀橡胶止水条和预埋注浆管的方案，以保证侧墙接缝处不渗漏水。但是东连通道施工完成后，经过一段时间的观察，以上处理的侧墙节点处还是出现了少许的渗漏水。因此在西连通道施工时，一方面采取在预埋的注浆管中进行聚氨酯的注浆；另一方面，对节点做了进一步的优化：先将原有结构中的地下连续墙角落混凝土凿除形成“U”形缺口，然后将地下连续墙与外墙接触面进行充分的凿毛、清理、接浆处理，将新筑地下室外墙的钢筋植入“U”形缺口的老混凝土中（植筋深度与植筋胶水须满足相关规范要求），接触面上放置30mm×50mm的遇水膨胀橡胶止水条和预埋注浆管（后期注入聚氨酯）。其中“U”形边的尺寸为200mm×200mm，通过延长水的渗流路径来控制接缝处的渗漏。
六、对隧道上浮的控制以及施工质量
通过方案优化，使得连通道施工成功完成。施工过程中全程采取第三方监测单位对基坑围护结构以及地铁隧道的变形进行监测，以监测数据指导现场施工。
（一）基坑监测
基坑围护结构变形监测点布置如图9所示。围护结构测斜变形最大值为4.46mm，最小值为1.28mm，均控制在报警值内。
图10 地铁隧道沉降
七、结语
通过以上一系列的优化方案，本工程连通道得以顺利施工。地下室室内施工完成后，连通道底板、侧墙、顶板均未出现渗漏迹象。结合监测数据可知，地铁隧道垂直位移控制在1mm内，既保证了地铁的正常运营，同时也保证了地下室结构的施工质量。
参考文献
[1]王晓梅，周圆媛.深基坑围护过程中存在的问题与对策分析[J].土工基础，2011（4）：61-63.
[2]郑刚，焦莹.深基坑工程设计理论及工程应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.
论文作者:史秋艾
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/24
标签：基坑论文; 地铁论文; 隧道论文; 结构论文; 混凝土论文; 通道论文; 伸缩缝论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;