某 下沉式隧道基坑工程实例

某 下沉式隧道基坑工程实例

黄艺

湛江市建筑设计院有限公司 524000

【文摘】本文介绍了软土地基下沉式隧道基坑工程的支护、止水帷幕、土方开挖。

【关键词】软土地基 下沉式隧道 基坑工程

一、工程概况

主体结构为中间封闭式箱体结构及两端过渡段的敞开段，其中封闭段约390m，两端过渡段分别为121m和77m。基坑成狭长带状形式，单向总长度约590m，宽约20m，占地面积约l2000㎡，基坑深度为1.345～12.13m，其中封闭段基本坑深7.75m，局部泵站深度约12m，封闭段向两端过渡段坑深逐步递减。下沉地道北侧紧邻海河堤岸，南侧绝大部分地段为在建中某广场一期工程。一部分与在建中穿越地铁三号线立交。

二、地质条件

地层分布规律及土质特征：

根据本次勘察资料，该场地埋深50.00m深度范围内，场地地层皆属第四系松散堆积物，以杂填土、粉质黏土、粉土、淤泥质粉质黏土及粉砂为主。按其沉积年代、成因类型共划分为7个工程地质层，按物理力学强度的差异进一步划分为18个亚层，基坑涉及各土层土性计算选用指标详见表l，各层土室内渗透试验渗透系数详见表2，根据岩土工程勘察报告，该基坑工程场地典型地质剖面如图l所示。

该场地表层地下水属潜水类型，主要由大气降水补给，以蒸发为主要排泄方式。该场地地下水位随季节有所变化。一般常年变幅在0.5～1.00m。

勘察期间测得场区地下水初见水位埋深为1.55～2.02m，，相当于大沽高程1.85～2.08m;潜水静止水位埋深为2.13～2.72m，相当于大沽高程1.45～1.61m。

三．基坑周边环境情况

工程北侧24已施工完成的海河堤岸结构部分，采用堤岸桩加锚杆加固形式，锚杆水平方向投影长度24.5m左右，水平间距1.5m，大部分地段（约335m范围）的锚杆结构与本工程主体在平面位置上发生重叠关系，重叠最大宽度约5m，重叠部分与主体结构最近距离为2.8m。

距基坑南侧部分为某广场一期工程基坑支护构造，该基坑深度12m，采用钻孔灌注桩密排支护，三轴水泥土搅拌桩止水，金融城基坑先于本基坑施工，待其主体结构施工至设计±0.000且支护桩与结构之间土体回填密实后方能进行本工程的土方开挖。

基坑西端部分浅坑与地铁三号线的基坑工程在平面位置上相交，但地铁站结构顶板位置位于基坑开挖面以下，最近处为1m。具体详见图2。

四．基坑围护平面图

1．止水帷幕

南侧紧邻金融城一期工程一侧，本工程在金融城一期工程主体施工至设计±0.000完成后方可进行开挖，由于其基坑深度大于本基坑开挖深度，届时南侧可利用其已有三轴水泥土搅拌桩为本基坑的止水帷幕，但由于在本基坑开挖过程中，开槽范围内的金融城水泥土搅拌桩无法自立保留，为了施工安全需随挖随剔除，所以要求在本次工程完成前，金融城一期范围内需保留一部分降水井进行持续抽水工作，以保证本基坑不受地下水的影响。

由于基坑北侧大部分区域受海河堤岸锚杆的影响。止水帷幕所需人土深度超过锚杆影响深度，为了保证海河堤岸的安全，应尽量减小止水帷幕施工对护坡锚杆的扰动，该部分止水帷幕采用旋喷桩作为止水帷幕。其余不受锚杆影响范围内的止水帷幕采用较经济的双轴水泥土搅拌桩形式。

基坑的西端头止水帷幕与地铁三号线地连墙相搭接，东侧端头与金融城止水帷幕相搭接，金融城在路口增加止水帷幕，从而形成闭合的止水帷幕。

2．支护

基坑南侧大部分可利用金融城一期支护体系，无需另行考虑。局部加深处采用多排旋喷桩挡墙的形式。合江路口处采取了一级放坡的方式。

基坑西端，由于开挖深度较浅，且可用地界较大，采用了一级放坡的形式。

基坑东端虽然开挖深度较浅，但由于坑外设置了格栅井，无法进行放坡开挖，采用了钢板桩悬臂支挡的方式。

基坑北侧紧邻海河堤岸为此次支护的主要保护对象，并且根据对工期的要求，施工需采用明挖的方式，因此支护设计采用了无支撑的复合式土钉墙的方式，根据不同的开挖深度，分别采用了一级或二级台阶的形式，其中位于地道中部封闭端开挖深度较大处，设置了土钉／锚杆组合形式，以有效控制基坑的水平位移。也对海河堤岸起到了加固保护作用。

五、基坑围护典型剖面图

该基坑北侧下沉地道封闭段内，基坑开挖深度为7.75m，采用图3型剖面中1-1剖面所示的支护体系。

支护整体采用二层错台复合土钉墙结合一道旋喷桩止水帷幕的方式。止水帷幕内侧（基坑临空侧）设置一排竖向钢管，与土钉面层钢筋相连接形成一个整体从而加强了面层及坡面的整体刚度。钢管的直径为65mm，长度为9m，钢管内进行注浆处理。

一层台阶高度3.1m，其内分布三道土钉，其中第二、第三道位置采用钉锚组合方式，从而加大了基坑的整体稳定性，有效地减小了基坑侧壁的侧向位移。土钉的长度为8m、12m，直径为130mm，锚杆的长度同样为12m，锚杆在施工过程中，根据监测位移的变化，可以施加预应力，以控制基坑侧壁的水平变位。

二层台阶高度4.65m，台阶宽度2m，当基坑开挖至台阶顶标高处时，在台阶中部及临空面处打设两排钢管，钢管直径114mm，钢管内进行注浆加固。二级台阶内设置5道土钉。从土钉设置的深度上，倒数第一、二道土钉的位置会与海河堤岸锚杆相交叉，因此设计根据锚杆的水平间距将土钉设置在锚杆间隔处，从而尽量减小土钉打设对锚杆端头的影响。但在现场施工过程中，难免会发生土钉与锚杆碰触的情况，一旦发生该情况，应立即停止打进土钉，并标记出该位置，根据合理尺寸调整土钉打入点的位置，当土钉间隔无法满足设计要求时，应在间隔大的位置进行补打一根土钉。土钉的长度应和同排土钉保持一致。

二级台阶处的土钉面层距离下沉车道结构外墙仅为250mm，当基坑开挖至槽底标高后，在二级台阶土钉面层处做喷浆处理可以使主体防水材料设置于其上，使其面层面平整，从而使土钉面层兼做主体结构的一侧模板。其他一级台阶处同样采取该方式。

六、结束语

该地区的土体分布情况与周边环境复杂，南侧为在建的金融城一期工程，西侧为在建的地铁三号线工程，工程范围内受海河堤岸的护坡桩锚杆的影响，且工期紧张，可用地界范围狭小。

支护采取了二级台阶复合土钉墙的支护方式，随挖随支。较之地连墙的支护方案，从施工时间上大大加快了出土速度，缩短了支护构件的养护时间，缩短了近两个月的施工周期，地道的顺利通车使得金融城项目在2009年的十一黄金周如期开幕。

由于土钉施工的操作灵活性，可对堤岸锚杆进行有效避让，解决了海河堤岸锚杆影响范围内地连墙无法打设的问题。经过施工过程中的严格监测，该方式未对周边海河堤岸产生不利的影响，反而起到了加固的作用。

在工程造价方面，较地连墙的支护方式，节约了近1000万的工程造价，取得了较好的经济效益。

综上所述，基坑工程的设计较好地保护了周边环境，保证了施工进度，取得了良好的经济效益和社会效益，该工程的设计和实施可作为同类基坑工程的参考。

此外，还将土钉支护成功应用于金融城一期小舞台坑中坑（深度12～16cm）基坑支护工程设计，圆满地解决了坑下无法后续施工支护桩的难题，保证了该项目的顺利完工。

【参考文献】

1、《建筑基坑支护技术规范》JGJ120-2017；

2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；

【作者简介】黄艺，男，1985年生，工程师，研究方向为建筑工程项目施工及管理。

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