宁波轨道交通换乘车站基坑施工风险控制

1　工程概况

　　宁波轨道交通2号线为贯穿宁波西南至东北方向的骨干线，全线依次穿越鄞州、海曙、江北、镇海4个行政区。一期工程起点站为机场站，终点站为东外环路站，线路全长约28.35km。全线共设置车站22座，其中地下车站18座，高架车站4座；甬江北站为2号线的中间站，与轨交3号线换乘。2号线甬江北站沿青云路大致呈东西方向布置，3号线甬江北站沿锦堂路南北方向布置，东侧紧邻大通北路及大通河。甬江北站换乘车站位于规划青云路和锦堂路交叉口，见图1。


　　1）2号线甬江北站为地下2层岛式、双柱车站，站台中心里程处顶板覆土厚约2.3m，基坑长245.2m，标准段基坑宽20.2m，深约16.75m。
　　2）3号线甬江北站为地下3层岛式、双柱车站，站台中心里程处顶板覆土厚约2.3m，基坑长166m，标准段基坑宽21.5m，深24.5m。
2　工程地质、水文及周边环境
2.1　工程地质
　　2号线甬江北站基坑开挖范围内分布有①3淤泥质黏土、②4淤泥质黏土、③1b层粉质黏土夹粉土及③1粉土、粉砂夹粉质黏土等；底板主要位于③1粉土、粉砂夹粉质黏土层，局部位于③1b粉质黏土层。
　　3号线甬江北站基坑开挖范围内分布有①3淤泥质黏土，②4淤泥质黏土，③1粉土、粉砂夹粉质黏土，④2黏土，⑤1黏土等；底板主要位于④2黏土层，局部位于⑤1黏土层。
2.2　工程水文条件
　　对工程影响较大的地表水体是基坑东南侧的大通河，距离车站最近距离约10.3m。大通河河宽21.0m，其西岸河堤为块石驳岸，高程为2.75～2.98m，东岸呈缓坡延伸（坡面为荒地），河堤高程最大为2.60～2.73m，河底标高最小为-0.72m，河水深约1.80m。河水对车站建设将产生一定的影响。


2.3　周边环境
　　甬江北站位于市区近郊，周边主要为仓储用地（宁波远东进出口有限公司仓库、通融物资有限公司仓储部、宁波市建设集团股份有限公司周转材料租赁分公司、浙江省工艺品进出口有限公司仓储等）、农业用地及工业生产用地。
　　管线主要有小直径雨水管、污水管、220/380V电缆（地下、架空）、2条DN50电信光纤（架空）。
3　深基坑施工风险控制
3.1　风险因素分析
　　1）工程地质条件差，基坑范围软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、灵敏度高、极易发生蠕动和扰动的特点。
　　2）基坑范围土体含水量丰富，尤其是⑤3层灰黄色砂质粉土中的承压水水位埋深5.0～7.0m；⑧1层灰色粉细砂中的承压水水位埋深5.0m，透水性好，水量丰富。在基坑开挖过程中有可能产生突涌。
　　3）周边建筑物及管线其结构体系、整体性有一定的欠缺，存在老化、损伤，且距离基坑较近，故在基坑开挖前，就明确了监测报警值：建筑物累计沉降不超过20mm，连续2天的日沉降不超过2.0mm；管线累计沉降不超过30mm，连续2天的日沉降不超过3.0mm。
3.2　风险控制具体措施
3.2.1围护结构设计
1）导墙为通长的整体的钢筋混凝土墙，为了保证导墙的稳定性，导墙采用“┓┏”型现浇钢筋混凝土，配筋为f12mm、间距为200mm的螺纹钢筋网片，混凝土采用C20（内掺早强剂）。导墙墙厚0.2m，深1.5m，墙脚下设0.1m厚的C15素混凝土垫层。2号线导墙净宽850mm（3号线导墙净宽1050mm），导墙理论中心线距基坑侧为375mm（3号线为475mm），背基坑侧为475mm（3号线为575mm）。图2为导墙断面图。


　　2）2号线甬江北站基坑围护结构采用800mm厚地下连续墙，标准段基坑深约16.75m，地下连续墙深30.5m；端头井基坑深约18.25m，地下连续墙深33.8m。3号线甬江北站基坑围护结构采用1000mm厚地下连续墙，标准段基坑深约24.5m，地下连续墙深51.4m；端头井基坑深约26.1m，地下连续墙深53.6m，墙趾位于⑧1层中。
3.2.2　基坑支撑体系
　　2号线甬江北站基坑标准段设5道支撑；端头井内设6道支撑，其中第1道为800mm×700mm钢筋混凝土支撑，其余均为f609(t=16mm)钢支撑，而第五道为双榀钢支撑。坑内的临时立柱采用460mm×460mm格构柱，立柱桩采用?800mm钻孔灌注桩。
　　3号线甬江北站基坑标准段设7道支撑，端头井内设8道支撑，其中第一道为800mm×700mm钢筋混凝土支撑，第五道为1000mm×1100mm钢筋混凝土支撑（八字撑），其余均为f609(t=16mm)钢支撑，第七道为双榀钢支撑。坑内临时立柱采用460mm×460mm格构柱，立柱桩采用f800mm钻孔灌注桩。
3.2.3　承压水处理
　　1）因本标段③1层厚度较大，通过降水成槽试验，在地下连续墙施工前需进行降水。在地下连续墙成槽时，沿槽周边布设管井进行成槽时的降水，降低其水头高度，减弱水压力，平衡内侧泥浆压力，从而保证导墙施工和成槽的正常进行，保障槽壁的稳定性。井管深度为③1层下1m范围。降水井间距为8m,横向距槽段边2～3m。抽水在成槽前24h开始，直至地下连续墙混凝土浇筑完毕抽水结束。降水既确保了地下连续墙的成槽稳定性，也预防了地下连续墙的渗漏。
　　2）赋存于⑤3层的第Ⅰ-1承压水，在基坑开挖过程中有突涌的可能性，为确保基坑施工安全，满足坑底稳定性需要，需进行承压水减压措施。
　　3）考虑大通河对2号线甬江北站东端头井基坑开挖的影响，在中段基坑外布置3口降压观测兼备用井，密切关注坑外水位及地表沉降；在开挖西端头井和西段标准段一部分时，在西段基坑外布置3口降压观测兼备用井。
　　4）赋存于⑧层的第Ⅰ-2承压水在3号线甬江北站主体结构基坑开挖过程中有突涌可能性，为确保基坑施工安全，满足坑底稳定性需要，进行承压水减压措施。结合该含水层被围护结构隔断的特点，根据基坑形状、单井影响范围及土层特点，根据南段基坑开挖深度，在基坑外布置3口降压井及2口观测兼备用井。
3.2.4　基坑地基加固
　　2号线甬江北站基坑东端头井以及废水池采用高压旋喷桩加固，其余地段采用降水加固；3号线甬江北站基坑内土体加固采用高压旋喷桩，加固深度为坑底至坑底以下3m。另外，基坑外侧阳角范围，利用高压旋喷桩土体加固，加固深度为地面下3m至基坑开挖以下3m，地下连续墙墙缝采用高压旋喷桩进行止水。
3.2.5　基坑开挖
　　在施工过程中，严密监测基坑变化，严格控制基坑变形，以达到控制基坑周边地层位移、保护环境、安全施工的目的。根据基坑规模、几何尺寸，围护墙体及支撑结构体系的布置、基坑地基加固和施工条件，分段进行开挖和浇筑底板，每段开挖再按分层、分小段进行，并限时完成每小段的开挖和支撑。
1）在基坑开挖前40d进行降水。
2）根据“时空效应”理论，分段、分层、放坡进行开挖，采用挖机在基坑边缘直接施工。
⑴根据支撑道数，2号线甬江北站基坑标准段开挖分为5层、端头井开挖分为6层；3号线甬江北站基坑标准段分为6层，端头井开挖分为7层。每层厚度控制在3～4m，每一层土以机械挖土至支撑顶面标高为原则，然后人工抽槽开挖出支撑位置。
⑵2号线甬江北站基坑东西两端同时开挖；3号线甬江北站基坑由南向北开挖。每一个施工段不小于20m。
3）钢支撑在地面预拼装后用吊机调入坑内就位。
4）开挖第一、第二道支撑的土层时，每小段开挖宽度控制在6m左右，小段土方开挖完成后（一般在16h内完成），随即安装好该小段的支撑并施加预应力。
5）在第三至最后1道支撑的土层开挖过程中要进行放坡，小段（块）放坡坡率（坡高：坡宽）控制在1～2.5，总坡率不小于0.25（1：4），每小段长度控制在3m左右，小段土方开挖一般在8h内完成，随即在8h内安装好支撑，并施加预应力。
3.2.6　信息化施工
　　在施工过程中加强监测，及时反馈，及时根据监测数据调整施工参数，控制围护结构位移在安全合理范围内。重点监测基坑挖土施工过程中围护结构的变形情况，特别是在开挖接近坑底时和由于特殊原因支撑不能及时架设时，以及台风期间和连续3d以上有大雨时。重点监测2号线甬江北站基坑东端头井及附近的大通河河岸。
4　结语
　　在甬江北站换乘车站基坑工程实施前，通过对工程风险因素的分析，制定了风险防范措施，并实施动态管理，使工程从开挖到底板浇筑完成，未发生任何险情。
　　在施工结束后，测得各重点监测部位的变形均在报警值内，如：自来水管沉降量为29.01mm；锅炉房的最大沉降量为19.83mm；2号线甬江北站基坑标准段地表最大沉降量为24.03mm（报警值为26mm），端头井地表最大沉降量为14.52mm（报警值为15mm）；3号线甬江北站基坑标准段地表最大沉降量为37.71mm（报警值为39mm）；基坑最大测斜位移（在-25m处的CX23测点）为40.27mm（累计报警值为63mm）。
　　复杂环境下深基坑施工的风险控制，不仅仅是在开挖阶段，它包括前期的风险分析、设计、方案、施工和监测等整个过程，本工程在实施过程中，精心做好了每个环节的工作，从而保质、保量、保工期完成了工程。