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地鐵隧道上方下沉式廣場深基坑施工技術(shù)

文檔作者：肖　鳴，陳志良文檔來源：騰達(dá)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月08日
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４
施　工　技　術(shù)
ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１４ 年９ 月上
第４３ 卷　第１７ 期
　ＤＯ　Ｉ：１　０?? ７６７２／ ｓｇｊｓ２０１４１７０００４
地鐵隧道上方下沉式廣場深基坑施工技術(shù)
肖　鳴，陳志良
（騰達(dá)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江　杭州　３１０００９）
［摘要］ 杭州金沙湖綠軸下沉式廣場基坑面積大，深度深，位于已建成的地鐵１ 號線盾構(gòu)區(qū)間上方，坑底距盾構(gòu)管
片距離近，設(shè)計(jì)采用“門”字形三軸攪拌樁全斷面套打形式對地鐵隧道外圍進(jìn)行加固保護(hù)，利用數(shù)值分析模擬土體
分塊卸荷，采用施工信息化手段嚴(yán)格按隧道管片位移監(jiān)測情況，結(jié)合分區(qū)分段跳槽開挖的方法進(jìn)行施工，有效地解
決了基坑施工對下臥地鐵隧道的影響，確保了地鐵安全。
［關(guān)鍵詞］ 深基坑；地鐵；下沉式廣場；施工技術(shù)
［中圖分類號］ ＴＵ７５３ ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ Ａ　　　　［文章編號］ １００２?８４９８（２０１４）１７?０００４?０３
Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｄｅｅｐ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｎ
Ｓｏｍｅ Ｓｕｎｋｅｎ Ｐｌａｚａ Ａｂｏｖｅ Ｍｅｔｒｏ Ｔｕｎｎｅｌ
Ｘｉａｏ Ｍｉｎｇ， Ｃｈｅｎ Ｚｈｉｌｉａｎｇ
（Ｔｅｎｇｄａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏ． ， Ｌｔｄ． ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　３１０００９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ａｎｄ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎ ａｘｉｓ ｓｕｎｋｅｎ ｐｌａｚａ ｉｎ Ｊｉｎｓｈａ Ｌａｋｅ，
Ｈａｎｇｚｈｏｕ ｉｓ ｌｏｃａｔｅｄ ａｂｏｖｅ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｚｏｎｅ ｏｆ Ｍｅｔｒｏ Ｌｉｎｅ １． Ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｂｏｔｔｏｍ ｉｓ ｖｅｒｙ ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ ｔｈｅ
ｓｈｉｅｌｄ ｓｅｇｍｅｎｔ． Ｄｏｏｒ ｓｈａｐｅ ｔｒｉａｘｉａｌ ｍｉｘｉｎｇ ｐｉｌｅｓ ｗｉｔｈ ｆｕｌｌ ｆａｃｅ ｓｔｒｉｋｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｈｅ
ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｍｅｔｒｏ ｔｕｎｎｅｌ． Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｏｒ ｓｏｉｌ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ． Ｔｈｅ
ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｗａｓ ｓｔｒｉｃｔｌｙ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｂｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｖｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ “ｓｕｂ?ｒｅｇｉｏｎ，
ｓｕｂ?ｓｅｃｔｉｏｎ”ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｈｏｐｐｉｎｇ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ． Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ， ｔｈｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｅｐ
ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｈａｓ ｎｏ ｏｂｖｉｏｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ ｍｅｔｒｏ ｔｕｎｎｅｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｓｕｂｗａｙ
ｓｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｅｎｓｕｒｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ； ｓｕｂｗａｙｓ； ｓｕｎｋｅｎ ｐｌａｚａ； ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
［作者簡介］ 肖　鳴，教授級高級工程師，國家一級注冊建造師，Ｅ?
ｍａｉｌ：ｘｉａｏ８８９９＠１２６． ｃｏｍ ［收稿日期］ ２０１３?１１?２０
１　工程概況
金沙湖綠軸下沉式廣場位于杭州下沙金沙湖
北側(cè)九沙大道和彩虹綠軸交叉口處，西臨地鐵１ 號
線下沙西站，廣場為月牙形，總面積為１４ ５８０ｍ２，其
下為地鐵１ 號線盾構(gòu)區(qū)間上、下行線，坑底距盾構(gòu)管
片最小距離為３?? １７ｍ，隧道外徑６?? ２ｍ，廣場核心區(qū)
上方為上跨下沉廣場的九沙大道連續(xù)鋼箱梁橋
（３ｍ ＋２２?? ５ｍ ＋ ２２?? ５ｍ ＋ ３ｍ）。下沉廣場周邊為緩
坡式大階梯綠化景觀設(shè)計(jì)，廣場平均開挖深度為
５?? ３ｍ，橋梁樁基承臺(tái)開挖深度為６?? ８ｍ （見圖１），本
工程土建部分于２０１０ 年１２ 月開工，２０１１ 年１０ 月完
成，經(jīng)后續(xù)１ 年的連續(xù)監(jiān)測，各構(gòu)筑物無變化。
２　周邊環(huán)境及工程水文地質(zhì)
圖１　下沉廣場規(guī)劃效果
Ｆｉｇ． １　Ｐｌａｎｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｎｋｅｎ ｐｌａｚａ
場區(qū)建設(shè)期間，周圍環(huán)境相對較好，除西鄰下
沙西站主體結(jié)構(gòu)，其下為地鐵１ 號線下沙西站—中
心站盾構(gòu)區(qū)間外，周邊無建筑物、無架空線和地下
管線。
本場區(qū)為錢塘江西岸的沖海積平原，地貌形態(tài)
２０１４ Ｎｏ． １７ 肖　鳴等：地鐵隧道上方下沉式廣場深基坑施工技術(shù) 　５
單一，地勢平坦，場區(qū)內(nèi)地下水埋深０?? ９０ ～ ３?? １０ｍ，
受季節(jié)影響變化幅度大，承壓水對本基坑影響不
大，主要為潛水層。開挖土層主要有：①１ 層雜填土、
①２層素填土、②１ 層粉質(zhì)砂土和③１ 層砂質(zhì)粉土，地
鐵盾構(gòu)區(qū)間位于③４層砂質(zhì)粉土，主要開挖土層的滲
透系數(shù)如表１ 所示。
表１　主要開挖土層的滲透系數(shù)
Ｔａｂｌｅ １　Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ
ｍａｉｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｓｏｉｌｌａｙｅｒ ｃｍ·ｓ－１
土層名稱
室內(nèi)試驗(yàn)
滲透系數(shù)
現(xiàn)場抽水試驗(yàn)
滲透系數(shù)
Ｋｖ Ｋｈ Ｋ
②１ 粉質(zhì)砂土８?? ９７ ×１０ －５ ９?? ６１ ×１０ －５
③１ 砂質(zhì)粉土９?? １３ ×１０ －５ ９?? ４７ ×１０ －５
③２ 砂質(zhì)粉土１?? ２４ ×１０ －４ １?? ０８ ×１０ －４ １． ２０ ×１０ －４
③３ 粉砂夾砂質(zhì)粉土１?? １８ ×１０ －３ １?? ４０ ×１０ －３
③４ 砂質(zhì)粉土６． ４０ ×１０ －５ １． ２６ ×１０ －４
③５ 砂質(zhì)粉土３． ２０ ×１０ －４ ３． ５２ ×１０ －４
３　圍護(hù)和降排水設(shè)計(jì)
下沉廣場周邊按設(shè)計(jì)的景觀緩坡式放坡，部分地
段采用掛網(wǎng)錨噴，地鐵盾構(gòu)區(qū)間范圍為本基坑的核心
區(qū)，地基加固采用?８５０＠６００ 的三軸攪拌樁滿堂套打
加固，剖面呈“門”字形（見圖２），其中隧道兩側(cè)土體
加固深度為２４?? ５ｍ，距隧道管片最近為３?? １ｍ，共１ ２６０
組，隧道正上方土體加固深度為６?? ７９ｍ 和８?? ８５ｍ，距
隧道管片僅１?? ０ｍ，共４ ４１０組（三軸為１ 組）；其余廣
場南、北兩側(cè)簡稱為非核心區(qū)。
圖２　土體加固典型斷面（單位：ｃｍ）
Ｆｉｇ． ２　Ｔｙｐｉｃａｌ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ
ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ（ｕｎｉｔ：ｃｍ）
灌注樁樁基分為３ 類：①加固抗拔樁８１ 根
?６００ 灌注樁，樁長４５． ２ｍ，布設(shè)在隧道兩側(cè)，共３
排；②結(jié)構(gòu)抗拔樁，４５ 根? １ ０００，１７８ 根?９００，６２ 根
?８００；③橋梁樁基２４ 根? １ ５００ 鉆孔灌注樁，樁
長５６?? ７８ｍ。
地鐵隧道內(nèi)部加固措施，原擬采用型鋼“米”字
形加固，管片縱向采用型鋼連接，法向采用增設(shè)錨
桿注漿，應(yīng)急情況下，隧道內(nèi)堆載壓重措施，因地鐵
鋪軌和試車需要，同時(shí)也為今后在地鐵運(yùn)營情況
下，地鐵上部類似基坑工程設(shè)計(jì)施工提供經(jīng)驗(yàn)的需
要，隧道內(nèi)部不作任何加固處理，對施工提出了較
高要求。
根據(jù)本場地地質(zhì)水文情況、工程基坑開挖及基
礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)施工要求，同時(shí)考慮地鐵隧道的有效保
護(hù)，采用自流深井降水，深井成孔?８００，內(nèi)放?３００
ＵＰＶＣ 管，各管井間距在１５ ～２０ｍ，分兩種深度的降
水井施工，非核心區(qū)共設(shè)８３ 口，井深１６ｍ，核心區(qū)設(shè)
１０ 口，井深１０ｍ，基坑周邊設(shè)４００ｍｍ × ４００ｍｍ 的排
水溝。
４　施工方案
４?? １　工程的難點(diǎn)和重點(diǎn)
１）核心區(qū)上跨橋梁樁基施工對隧道影響（側(cè)
向）。
２）核心區(qū)三軸攪拌樁施工對地鐵隧道影響（側(cè)
向和正上方）。
３）降水不當(dāng)對地鐵的影響。
４）開挖過程中，地鐵隧道的上浮。
５）廣場底板上浮。
４?? ２　隧道開挖分段分區(qū)數(shù)值模擬
取長度為３００ｍ、高度為１５０ｍ 范圍內(nèi)的土體作
為計(jì)算對象，建立ＡＮＳＹＳ 模型，隧道頂部開挖寬度
按照３４ｍ 考慮，模擬開挖后計(jì)算坑腳最大隆起量為
９ｍｍ，已超出設(shè)定報(bào)警值，必須分區(qū)分段進(jìn)行開
挖［１?２］ ，如圖３ 所示。
圖３　基坑開挖平面分塊示意
Ｆｉｇ． ３　Ｂｌｏｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ
４． ３　開挖分區(qū)
根據(jù)地鐵隧道保護(hù)和施工總體進(jìn)度要求，施工
開挖分兩期進(jìn)行，一期為廣場隧道盾構(gòu)穿越段，即
核心區(qū)土方開挖，該區(qū)域長５３?? ４ｍ、寬３３?? ２ｍ；二期
為廣場南、北兩側(cè)非核心區(qū)開挖。
４． ４　開挖分段分層跳槽
核心區(qū)廣場基底距離左線隧道管片頂最小距
離為３?? １７ｍ，距離右線隧道管片頂?shù)淖钚【嚯x為
　６ 施工技術(shù) 第４３ 卷
４?? ３３ｍ，開挖深度為５?? ３ｍ，橋梁承臺(tái)位置為５?? ９５ｍ；
開挖依據(jù)“時(shí)空效應(yīng)”理論［３?４］ ，以及縱向分段、豎向
分層、分步、對稱的原則，結(jié)合數(shù)值模擬分析確定每
次開挖的長度為３３． ２ｍ，寬度為５． ７５ ～６． ００ｍ，分層
開挖厚度不超過２ｍ，開挖和底板鋼筋綁扎混凝土澆
筑時(shí)間不超過２４ｈ。
跳槽開挖順序：２（８）→４（６）→１（９）→３（５，７），
如圖３ 所示。
４． ５　坑底及時(shí)壓重加載
核心區(qū)分段開挖及時(shí)澆筑墊層和底板混凝土
后，為減少坑底回彈變形量，采取臨時(shí)堆載措施，一
方面降低卸荷水平，另一方面盡可能縮短卸荷后的
暴露時(shí)間［５］ ，堆載通常在底板混凝土具備一定強(qiáng)度
后即可進(jìn)行，加載也可在隧道內(nèi)部進(jìn)行，以適當(dāng)平
衡上部土體開挖的卸荷量，本項(xiàng)目為取得一定經(jīng)
驗(yàn)，未在隧道內(nèi)部加載。
５　工程監(jiān)測
監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測數(shù)量如下：坑外土體位移測斜
孔１３ 個(gè)，坑外地下水位觀測孔３４ 個(gè)，地表沉降觀測
點(diǎn)２４４ 個(gè)，管片沉降、收斂、水平位移觀測２１８ 環(huán)，坑
內(nèi)利用管井水位觀測點(diǎn)１０ 個(gè)。隧道沉降、收斂報(bào)警
值：累計(jì)變形８ｍｍ， 連續(xù)３ｄ 的位移速率超過
２ｍｍ／ ｄ。對隧道管片沉降、收斂、水平位移采用信息
化法實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際施工監(jiān)控，在三軸攪
拌套打過程中，隧道管片最大累計(jì)位移為－ ６?? ７ｍｍ
　　　
（下沉），開挖施工完工后隧道管片最大累計(jì)位移為
５?? ６ｍｍ （ 上浮）， 隧道變形嚴(yán)格控制在要求的
±１０ｍｍ范圍內(nèi)［６］ 。
６　結(jié)語
本項(xiàng)目為高地下水位下砂質(zhì)粉土層中，已建地
鐵盾構(gòu)區(qū)間上方基坑開挖工程，坑底距隧道盾構(gòu)區(qū)
間距離小，開挖范圍廣，面積大，對地鐵盾構(gòu)區(qū)間影
響范圍大，采用“門”字形三軸攪拌樁全斷面套打?qū)?
土體進(jìn)行加固的設(shè)計(jì)方式，結(jié)合分區(qū)分段跳槽開挖
的施工方法，嚴(yán)格按照隧道管片位移信息化監(jiān)測情
況指導(dǎo)開挖施工，隧道變形可以控制在報(bào)警值范圍
內(nèi)，為今后在已建地鐵隧道上方的類似工程提供設(shè)
計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)，并確保在已建隧道上方進(jìn)行構(gòu)筑物
基坑開挖的安全實(shí)施提供參考。
參考文獻(xiàn)：
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踐（上）［Ｊ］． 地下工程與隧道，１９９９（３）：７?１２，４７．
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成都：西南交通大學(xué)出版社，２００６．
（上接第３ 頁）
著深度的增加，土體側(cè)向位移量逐漸減小。Ｔ０９ 和
Ｔ１０ 附近區(qū)域施工的ＰＨＣ 管樁樁長為３９ｍ，３９ｍ 以
下深度的土體其側(cè)向位移量較小。ＰＨＣ 管樁施工
過程中，距Ｔ０９ 最近的距離為５ｍ，距Ｔ１０ 最近的距
離為１０ｍ，而Ｔ０９ 測斜曲線的最大值大于Ｔ１０，說明
土體距樁的距離越近，其側(cè)向位移量就越大。
４　結(jié)語
管樁施工使周圍土體產(chǎn)生超孔隙水壓力，隨著
超孔隙水壓力的不斷積累，管樁施工對周圍土體產(chǎn)
生了很大擾動(dòng)，而隨著距離的增大，土體中的超孔
隙水壓力越來越小，管樁對土體的擾動(dòng)也越來越
小。同時(shí)，ＰＨＣ 管樁施工也使樁周土體發(fā)生了較明
顯的側(cè)向位移，隨著土體深度的增加，土體側(cè)向位
移逐漸減小。ＰＨＣ 管樁施工過程中產(chǎn)生的超孔隙
水壓力和土體側(cè)向位移對大面積施工的ＰＨＣ 管樁
極為不利，由于施工造成樁周土體的擾動(dòng)，會(huì)帶來
樁體傾斜、斷裂或者不能沉樁至設(shè)計(jì)深度等情況，
給工程質(zhì)量及后續(xù)樁的施工造成極其不利的影響。
另外，由于超孔隙水壓力消散緩慢，樁周軟土強(qiáng)度
恢復(fù)時(shí)間長，對于靈敏度高的軟土，甚至不能恢復(fù)
到原狀土的強(qiáng)度水平，這對樁基承載力將會(huì)產(chǎn)生不
良影響。因此，大面積ＰＨＣ 管樁的設(shè)計(jì)中，考慮到
單樁施工影響范圍，在樁的承載力和變形允許的條
件下，應(yīng)盡可能地加大樁間距，或采取應(yīng)力釋放孔、
合理安排打樁順序等施工措施，以保證樁的施工
質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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