地下连续墙在临近地铁结构基坑中的应用

地下连续墙在临近地铁结构基坑中的应用

苏伟强

（广州轨道交通建设监理有限公司，广东 广州， 510010）

摘 要 地下连续墙是地铁周边基坑适用范围较广的围护结构形式，具有较多的应用优点。以广清城际铁路

广州北站站房工程地下连续墙施工为例，开挖面积大、开挖深度深、土质条件差，存在较厚的流塑性淤泥

层和流沙层。本工程基坑周边环境非常复杂，基坑东侧为既有武广客专及国铁，北侧现状为待拆住宅楼；

西南侧为广州地铁九号线，距离车站主体机构较近，对车站施工影响较大。综合周边环境考虑，地下连续

墙采用膨润土造浆护壁，地下墙接头采用套铣接头形式，地下连续墙成槽采用铣槽机进行成槽作业。实际

开挖与监测结果表明：支护方案合理可行，具有很强的针对性，有效地保证了周边道路、建筑的安全，控

制地铁轨道的位移与沉降。

关键词 地铁保护区 地铁 基坑 地下连续墙

1工程概述

1.1工程地理位置、周边环境及简况

新建广清城际广州北站位于广州市花都区新华街，是广州铁路枢纽规划“五主三辅”客站体系中的辅助客站，广州市北部区域最重要的交通枢纽。

车站采用“高架候车+线侧站房”的布局方式，车站设计为地上二层（高架候车层、站台层）、地下一层（出站层）。

车站中心里程GDK30+648.376，站房建筑面积41748.71m²（含承轨层4624.489 m²），南、北出站地道面积4360m²，站台面积9565.5m²，建筑总高度33.0m。基坑安全等级为一级。

图1 场地平面位置图 图2 项目与地铁结构关系平面图

2工程地质概况和周边环境

2.1 工程地质概况

2.1.1地形地貌

本工程场地属于花都冲积平原区，地形整体平坦开阔，地势起伏较小，地面高程一般5-10m。

2.1.2水文资料

根据现场调绘及工程地质勘探揭示，站内勘探深度范围内地层岩性为第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)，下覆基岩为石炭系下统大塘阶石登子段（C1ds）石灰岩。

2.2水文地质条件

场地范围内地下水主要为第四系松散岩土类空隙潜水与覆盖型碳酸盐岩类裂隙溶洞水两类。

孔隙潜水：以第四系孔隙潜水为主，主要赋存于第四系冲积层砂类土层中。

裂隙溶洞水：覆盖型碳酸盐岩类裂隙溶洞水分布于石炭系下统大塘阶石登子段（C1ds）石灰岩中。

地下水稳定水位埋深2.3~2.7m，地下水位标高3.44~2.46m。根据地区水文资料，场地地下水稳定水位变化幅度可按1~2m考虑。

本场地地下水腐蚀性评价为：花都区地处亚热带季风湿润区，降水量充沛，地下水位以下的土层对砼结构的腐蚀性可类比地下水对砼结构的腐蚀性进行评价。根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）判定，土对砼结构有微~弱腐蚀，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀。

3 设计思想与结构选型

本工程车站东侧为既有武广客专及国铁，北侧现状为待拆住宅楼，层高6~7层；西南侧为广州地铁九号线，距离车站主体机构较近，对车站施工影响较大。目前车站施工区域涉及的管线有通信光缆、污水管道（泄洪管涵），地连墙施工前完成全部迁改工作；部分路段存在下穿光电缆，车站施工时进行保护，采取钢筋混凝土硬化大型设备行走道路保护道路下管线，施工现场临时设置的坑、槽避开管线位置。在本工程施工全过程中，我们将采用和实施一系列环境保护管理手段，合理组织好社会交通，严格控制环境污染，尽可能减小施工对商业区工作、居民生活和周围环境的干扰，把本工程搞成爱民、便民工程和文明施工的样板工程。

3.1支护墙体选择

本项目工程工期较紧，现场处于广州地铁九号线广州北站、花都汽车总站与公交车站侧；附近上下班及早晚散步人群较多，所以施工的同时还要保证道路的畅通，故工程施工须根据现场实际情况合理安排施工流水节拍，确保工程进度，站房基坑与地铁地连墙外侧水平间距为0m，地铁车站覆土厚度为2.86m，车站结构底板埋深16.82m，车站底板位于弱风化石灰岩层，若采用钻孔灌注支护桩加三轴深搅止水桩的方案，操作空间、钻孔灌注桩、三轴深搅桩共计需3m 的施工空间，必然会影响地铁现有结构安全。采用地下连续墙两墙合一不需预留操作空间，可兼做挡土和止水结构，围护结构总厚度较小，且可以入岩形成封闭止水帷幕。北侧地下室距地铁轨道线距仅15m，基坑施工、土方开挖及地下室施工期间均不得扰动该范围土体。地下连续墙刚度较大，控制变形较好，有利于对基坑周边道路管线、建筑物，特

别是北侧地铁轨道的变形控制，故采用地下连续墙支护方案。

3.2 围护结构处理

本工程范围内地下水丰富，地下连续墙较深，地下墙坑槽施工需通过较厚的流塑性淤泥层和流沙层，围护结构施工较困难，其中：

1、泥浆护壁稳定性控制难度大

从地质勘测报告揭示施工区域存在10~12m淤泥及中砂、砾砂层（级配较差），此段土层在动水情况下易产生槽体塌方，所以如何保证成槽过程中槽体的稳定性，这是本工程的一大难题。

2、围护结构体的防渗控制难

围护结构体的防渗能力直接影响着永久结构的防渗能力，一般地，围护结构一旦发生渗漏，永久结构在该部位发生渗漏的概率非常高。由于本工程地连墙需要与地铁既有对接，同时与邻侧站前单位施工地连墙对接，在相邻槽壁的接缝处、不同围护结构的接合部极易发生渗漏，并易引发工程事故。

3、单侧局部超载槽壁体稳定性的控制问题。

本次须采用重型设备进行起吊，设备自重大，加上钢筋笼的自重，引起局部超载，影响槽壁体的稳定。

3.3 地下水处理

项目周边环境复杂，排水箱涵二期迁改工程结构底板与车站防水层顶部竖向间距约为 0.27~0.45m，排水箱涵结构外侧与4号出入口结构外侧水平距离约为3.6m。上穿轨道交通9号线广州北站，并临近4号出入口。南出站地道基坑围护结构外皮与广~花区间结构外侧水平间距约为8.8m，区间结构底板埋深约16.5m，位于弱风化石灰岩层。新建南侧落客平台基坑围护结构外侧与车站结构外皮水平间距约为29m。影响基坑开挖的地下水主要为浅层孔隙潜水，开挖深度内存在粉土层，坑底以下为粉质粘土与粉细砂互层。如果本基坑采用悬挂式止水帷幕，假设帷幕深度20m，当基坑普遍范围下降到底板下1.0m（坑内水位12.0m）时，根据计算，距离基坑边15m处水位下降约10.0m，水头降深将使地铁隧道产生较大沉降，影响其运营，还可能进一步引发负面的社会反应。因此，本基坑止水帷幕必须进入强风化泥岩，以隔断承压水补给，最大限度减少降水对周围环境的影响。同时，由于是全封闭止水，坑内仅需布设疏干井，降水台班将大大节省，工程总造价也会降低。普通水泥土深搅桩止水帷幕受施工机械设备限制，桩长较短，且成桩质量受土层、深度变化影响很大。而地下连续墙具有较好的防渗止水效果，施工深度大，上下效果均匀。因此，本基坑采用地下连续墙（入岩）作为封闭式止水帷幕，同时坑内设置疏干井。

4 项目施工进度及隧道监测变化情况分析

4.1项目施工进度情况

广清城际铁路广州北站站房工程连续墙于2019年1月9日开始施工至今,已完成地道主体结构施工及基坑回填施工，这标志着地下部分全部完成。现在下部结构（基础，地下室等）已经全部完成，正在竖立柱，加工主体钢结构和屋面钢结构，待钢结构加工完成后，进行钢结构顶升工作。

4.2隧道监测变化情况分析

结合本项目节点工况及隧道监测数据分析，地铁隧道沉降主要集中在工程桩施工和土方开挖阶段，从监测成果表中可以看出，自开始监测以来，隧道结构内各监测点期间累计变化量右线最大值为+1.03mm、左线最大值为-1.19mm，小于监测方案中提供的预警值±4mm；车站外各水位升降监测点期间累计变化量最大值为-143mm，小于监测方案中提供的预警值±800mm；且从《变化曲线图》分析，各监测点的变化速率稳定，监测过程中，没有出现大量变形、严重沉降等影响地铁隧道结构安全的情况。为真实了解支护结构和周围房屋、道路的变形，以及支护结构实际受力情况，沿地下连续墙顶布置水平位移监测点，墙外侧土体中埋设深层位移监测孔，周边道路布设沉降变形观测点、管线沉降监测点，周边建筑物布设沉降变形观测点，另外布置地下水位监测孔。并于基坑内支撑杆件处设置轴力监测点，立柱处布置沉/ 隆观测点。监测工作自支护结构施工开始，至地下室施工完成结束。墙顶水平位移最大为17.2mm（基坑南侧），墙顶沉降监测中，累计沉降量最大为-7.28m（南侧中部），周边地面最大沉降为-8.52mm（南侧），墙顶沉降监测中，累计沉降量最大为-296mm，墙体侧向变形监测点最大位移量为-17.4mm，水位累计降值最大为497mm，各测点未发现异常变形。

图5 基坑墙顶累计沉降量（S1-S19）时间曲线图 图6 工程影响范围内区间左线隧道沉降情况

5 确保地铁安全的措施

本工程基坑南面靠地铁九号线（广州北地铁站）结构，站房基坑与地铁九号线广州北站B出口连通，与D出口围护结构最小距离约10m，然而广州地铁九号线已经运营了一年多，地下连续墙施工对地铁保护的要求特别高，保护难度特别大。为确保地铁运营的安全，要求施工单位提前组织人员对地铁站监测布点并实施测量取得初始值，并由专职测量人员进行复核；对地铁结构现状确认工作要求参建各方共同参加见证，做好观察和记录如实反映地铁结构现状，客观出具确认书。在实施过程中深入现场，对地铁保护相关的关键部位、关键工序、风险点进行跟踪检查和控制，对关键部位、关键工序进行安全巡查工作。另一方面做好监测的控制与监督工作，认真分析监测数据变化情况；加强与广州地铁九号线运营部门的沟通，掌握第一手资料，及时与建设单位协调地铁保护工作。

6 结语

随着地铁线路的不断延伸，地铁设施周边的深基坑施工越来越多，该基坑工程具有规模大，靠近地铁，环境复杂，施工场地狭小，土质差，地下水丰富等特点和难点。设计时在充分调查和分析周边环境信息、工程水文地质特征基础上，经详细计算和验算，采用地下连续墙加二层砼支撑支护形式，支撑呈角撑和斜撑布置。考虑到北侧距在建的地铁较近，故该侧支护墙体刚度相应增加，并采用桁架的连接形式进行加固处理。支护方案合理可行，具有很强的针对性，不仅保证了基坑顺利开挖，还有效地保证了周边道路、建筑的安全，控制地铁轨道的位移与沉降，保证其顺利完工，获得了建设方、施工方，特别是地铁方的好评，取得了良好的社会及经济效益。

参考文献：

[1] 孟维军.地铁车站地下连续墙处理技术研究及其应用[D].哈尔滨工业大学，2007

[2] 刘志成,陆申一.紧邻地铁隧道的深基坑地下连续墙施工技术[J].西部探矿工程,2009