史 劍

（江蘇東印智慧工程技術(shù)研究院，江蘇 南京 210000）

0 引言

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市地下公路隧道和地下空間開發(fā)的規(guī)模日益增大，出現(xiàn)了不少靠近已運(yùn)營(yíng)地鐵隧道的基坑工程，為了保證地鐵隧道的正常運(yùn)營(yíng)，減少基坑施工引起運(yùn)營(yíng)地鐵隧道的位移和變形，在基坑開挖前采用影響較小的攪拌樁對(duì)車站進(jìn)行端頭加固，可在開挖階段起到一定隔離作用，但加固的同時(shí)也會(huì)引起地鐵隧道的變形和位移［1-3］。

從三軸攪拌樁（以下簡(jiǎn)稱攪拌樁）施工的工作原理可知［4-6］，其對(duì)周邊環(huán)境的影響主要與漿液水灰比、提升和下沉速度、施工速率等施工參數(shù)有關(guān)，因此必須對(duì)三軸攪拌樁的施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，減少其擠土效應(yīng)，從而更好地控制其對(duì)鄰近運(yùn)營(yíng)地鐵的影響。本文以南京地鐵 5 號(hào)線三山街站臨近既有 1 號(hào)線三山街站及三山街站～張府園站區(qū)間，基坑開挖前三軸攪拌樁端頭加固施工為例，分析現(xiàn)場(chǎng)施工過程中不同施工工序及施工參數(shù)下既有隧道區(qū)間變形影響與控制。

1 工程概況

5 號(hào)線三山街站主體結(jié)構(gòu)（見圖 1）位于中山南路與中華路間，沿升州路正下方敷設(shè)。升州路東西向，現(xiàn)狀寬度 17 m，中山南路南北向，現(xiàn)狀寬度 36 m，中華路南北向，現(xiàn)狀寬度 32 m。車站中心里程為 K24+907.721，車站為中間站，地下 3 層島式車站，站臺(tái)寬度 14 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度 23.3 m，總長(zhǎng) 167 m，底板埋深 23.3～26.2 m。車站與 1 號(hào)線三山街站通道換乘，車站西端設(shè)盾構(gòu)接收井，東端設(shè)盾構(gòu)始發(fā)井?？偟牟话l(fā)育，③-4b2-3+d2 層粉質(zhì)黏土夾團(tuán)塊狀粉砂和③-4e 層含卵礫石粉質(zhì)黏土層存在承壓水，圍護(hù)墻入巖隔斷。

本站采用明挖順做法施工，主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻支護(hù)方式，分為 1 m 和 1.2 m 厚的地下連續(xù)墻，槽段深 40.19～42.19 m，地連墻入巖深度不小于 3.5 m。1 m 厚地下連續(xù)墻位置內(nèi)支撐為 6 道支撐和 1 道換撐：第一、四道撐為鋼筋混凝土支撐，支撐間距 6.3 m；第二、六道撐為 Ф800×20 鋼支撐，其余均為 Ф800×16 鋼支撐，支撐間距 3.35 m；1.2 m 厚地下連續(xù)墻位置內(nèi)支撐，為 6 道支撐和 1 道換撐，第一、二、四、六道撐為鋼筋混凝土支撐，支撐間距 6.3 m；其余為 Ф800×16 鋼支撐，支撐間距 3.35 m。

2 施工工況及參數(shù)分析

5 號(hào)線三山街站南側(cè)附屬結(jié)構(gòu)（見圖 1）位于中山南路與中華路間，升州路南側(cè)地塊內(nèi)，與 1 號(hào)線主體通道換乘，長(zhǎng)為 153.6 m，寬為 37.6～55.5 m，附屬一層基坑深約 10 m，二層基坑深約 18 m，二層基坑距離 1 號(hào)線車站主體基坑約 8.7 m。車站 6 號(hào)出入口位于主體結(jié)構(gòu)西北側(cè)，基坑長(zhǎng)度 53 m、寬 6.2 m 、深 10.5 m，與 1 號(hào)線區(qū)間結(jié)構(gòu)最近距離約 6.6 m。

三山街站地貌類型屬秦淮河漫灘地貌單元，地勢(shì)較平坦，地面吳淞高程為 11.05～11.73 m 左右。站址主要由填土、粉砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土粉砂互層、粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化泥巖組成。車站頂板主要位于填土層，底板主要位于粉質(zhì)黏土土層。地下水位在地面以下 1.2～1.9 m，高程 9.71～10.53 m，地下水位線位于頂板上部。基巖裂隙水

為了盡量減小基坑開挖和盾構(gòu)掘進(jìn)施工對(duì)既有地鐵一號(hào)線區(qū)間隧道的影響，車站主體基坑開挖前采取 1 排 MJS 隔離樁+三軸攪拌樁對(duì)施工影響區(qū)域進(jìn)行預(yù)加固處置。如圖 2 所示，加固區(qū)總寬度為 9.8 m，MJS 隔離柱為Φ2 600 mm@1 700 的半圓，與區(qū)間最近距離為 4.39 m。攪拌樁為Φ850 mm@600，地面以下 3 m 為次要加固區(qū)，水泥摻量 7 %，其下一直到洞門以下 3 m（約 28 m）為主要加固區(qū)，水泥摻量 20 %。為減小三軸攪拌對(duì)既有線區(qū)間的影響，施工順序?yàn)?MJS 工法樁→靠近車站一排攪拌樁（兼做地墻槽壁加固）→北側(cè)攪拌樁→南側(cè)攪拌樁。

圖2 新建 5 號(hào)線三山街站剖面圖及地質(zhì)概況

三軸攪拌樁分 3 個(gè)階段施工。

1）槽壁加固攪拌樁施工階段。該階段主要施工靠近地連墻一排槽壁加固攪拌樁，深度同端頭加固攪拌樁。

2）北側(cè)攪拌樁施工階段。該階段主要施工北側(cè)攪拌樁，施工順序如圖 3 所示，施工參數(shù)如表 1 所示。

表1 施工階段及施工參數(shù)

圖3 北側(cè)攪拌樁施工順序圖

3）南側(cè)攪拌樁施工階段。該階段主要施工南側(cè)攪拌樁，結(jié)合前一階段攪拌樁施工對(duì)既有線變形結(jié)構(gòu)，適時(shí)調(diào)整了攪拌樁施工順序（見圖 4）及施工參數(shù)（見表 1）。

圖4 南側(cè)攪拌樁施工順序圖

3 監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)分析

3.1 監(jiān)測(cè)總體情況

根據(jù)《南京城市軌道交通設(shè)施保護(hù)區(qū)安全監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)》，新建 5 號(hào)線工程處于秦淮河漫灘軟土地區(qū)，地質(zhì)復(fù)雜，基坑對(duì)應(yīng)的監(jiān)護(hù)范圍內(nèi)既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)沉降較大，因此新建 5 號(hào)線車站主體基坑、南側(cè)附屬基坑、西北側(cè)附屬基坑對(duì)應(yīng)一號(hào)線三山街站～張府園站區(qū)間隧道外部作業(yè)影響風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均為特級(jí)。

本工程加固階段于 2020 年 4 月 2 日開始自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，截至 2020 年 5 月 31 日共進(jìn)行 60 次自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括既有線道床豎向位移、框架墻豎向位移、管片結(jié)構(gòu)豎向位移、附屬結(jié)構(gòu)豎向位移、道床脫空量、差異沉降、水平位移、水平收斂。監(jiān)測(cè)累計(jì)最大值及標(biāo)準(zhǔn)控制值如表 2 所示，“-”表示下沉或收縮，“+”表示上抬或外擴(kuò)。從表 2 中可以看出，在預(yù)加固階段既有結(jié)構(gòu)（包括既有隧道管片）的豎向位移變化最大，這是由于三軸攪拌樁施工對(duì)土體的攪拌和置換，對(duì)周圍土體擾動(dòng)較大，引起周邊環(huán)境沉降明顯。

表2 監(jiān)測(cè)累計(jì)最大值及標(biāo)準(zhǔn)控制值 mm

加固階段豎向位移相關(guān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)如圖 5 所示，主體基坑對(duì)應(yīng)段地鐵隧道區(qū)域較近的既有線上行線（右線）每 5 m 布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，為 SYJ10-SYJ17；較遠(yuǎn)的既有線下行線（左線）每 10 m 布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，為 SZJ10、SZJ12、SZJ14、SZJ16、SZJ18。監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖 6、圖 7 所示，可以看出本工程加固階段既有線區(qū)間隧道變形較大的為距離相近的右線區(qū)間，最大變形為-6.0 mmm。

圖5 加固施工平剖面圖

3.2 各階段施工期間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

坑外隔離 MJS 樁于 4 月 25 日施工完成，由圖 6 和圖 7 可以看出，此時(shí)各測(cè)點(diǎn)變化量均處于 2.0 mm 以內(nèi)。分別選取槽壁加固攪拌樁、北側(cè)攪拌樁、南側(cè)攪拌樁施工階段既有線上行線（右線）管片結(jié)構(gòu)豎向位移監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖 8～10 所示。

圖6 既有線上行線（右線）管片結(jié)構(gòu)豎向位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

圖7 既有線下行線（左線）管片結(jié)構(gòu)豎向位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

槽壁加固攪拌樁距離既有線上行線（右線）最近距離約 15 m，施工期間水泥漿液水灰比 1.5、提升速度 1 m/min、下沉速度 0.5 m/min、水泥摻量 20 %、泵送流量 150 L/min。施工時(shí)間為 3 d。該施工階段變化量最大的上行線管片結(jié)構(gòu)豎向位移如圖 8 所示，可以看出此階段累計(jì)變形量最大的點(diǎn)位為 SYJ14，累計(jì)值為-3.0 mm，變化量最大的點(diǎn)為 SYJ14，變化量均為-0.3 mm，變化速率為-0.1 mm/d。

圖8 槽壁加固施工既有線上行線（右線）管片結(jié)構(gòu)豎向位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

北側(cè)攪拌樁距離既有線上行線（右線）最近距離約 6.5 m，施工期間水泥漿液水灰比 1.5、提升速度 1 m/min、下沉速度 0.5 m/min、水泥摻量 20 %、泵送流量 150 L/min。施工時(shí)間為 14 d。該施工階段變化量最大的上行線管片結(jié)構(gòu)豎向位移如圖 9 所示，可以看出此階段累計(jì)變形量最大的點(diǎn)位為 SYJ14，累計(jì)值為-4.6 mm，變化量最大的點(diǎn)為 SYJ15，變化量均為-1.4 mm，變化速率為-0.1 mm/d。

圖9 北側(cè)攪拌樁施工既有線上行線（右線）管片結(jié)構(gòu)豎向位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

南側(cè)攪拌樁距離既有線上行線（右線）最近距離約 6.5 m，施工期間水泥漿液水灰比 1.5、提升速度 0.5 m/min（靠近地鐵側(cè)兩根 0.3 m/min）、下沉速度0.3 m/min、水泥摻量 25 %、泵送流量 180 L/min，施工時(shí)間為 17 d。該施工階段變化量最大的上行線管片結(jié)構(gòu)豎向位移如圖 10 所示，可以看出此階段施工期間變化量最大的點(diǎn)為 SYJ14、SYJ15，變化量均為-1.3 mm，變化速率為-0.076 mm/d。在降低攪拌樁提升速度和下沉速度，提升水泥摻量和泵送流量后既有區(qū)間隧道的變形速率有所下降，對(duì)既有區(qū)間隧道變形有一定的控制作用。

圖10 南側(cè)攪拌樁施工既有線上行線（右線）管片結(jié)構(gòu)豎向位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

4 結(jié)語

通過新建南京地鐵 5 號(hào)線三山街站臨近既有1號(hào)線三山街站及三～張區(qū)間工程基坑開挖前 MJS 隔離樁施工及三軸攪拌樁端頭加固分段施工，結(jié)合對(duì)既有運(yùn)行隧道區(qū)間變形監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，主要得出如下結(jié)論。

1）三軸攪拌樁施工時(shí)，因?qū)ν馏w的攪拌和置換，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境土體沉降產(chǎn)生顯著影響；綜合本文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，南京秦淮河漫灘區(qū)環(huán)境敏感區(qū)域三軸攪拌樁施工工藝參數(shù)可參考采用：水泥漿液水灰比 1.5、提升速度 0.3 m/min、下沉速度 0.3 m/min、水泥摻量 25 %。

2）三軸攪拌樁施工需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況和周邊環(huán)境選擇合適的施工工序和施工參數(shù)，對(duì)環(huán)境敏感區(qū)域降低攪拌樁的提升和下沉速度及適當(dāng)?shù)奶鴺妒┕?，能夠有效減小對(duì)周邊既有線的變形影響；對(duì)于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高區(qū)域，可考慮 MJS 工藝，有利于對(duì)敏感建筑物的變形控制。Q