摘 要 在天津軟弱的地層和林立的建筑群間進行深基坑施工，為確保深基坑的施工安全，必須要有科學、合理及完善的施工技術，文章介紹了天津地鐵1號線基坑開挖最深的下瓦房地鐵車站的深基坑施工技術，為今后天津地鐵及更多的地下工程深基坑施工提供參考。
關鍵詞 深基坑圍護 基底加固 降水 支撐 開挖 環境監測
一、工程概況
天津地鐵1號線下瓦房車站位于寧波道以南、瓊州道以北的大沽南路下，是1＃線與5＃線之間的換乘車站，1＃線與5＃線在大沽南路與奉化道交口成“十”字相交(交角為83°，1＃線在上，5＃線在下)。
車站為雙層島式車站，地下一層為站廳層，地下二層為站臺層，地下三層為換乘段節點部分。
車站主體結構基坑長204.3m，寬19.3～21.55m，開挖深度為16.5～23.553m，并設4個出入口、2條風道，見圖1。
圖1 下瓦房車站平面布置圖
大沽南路是天津的主要交通干道，基坑周圍建筑多，如鴻起順飯店與主體結構圍護間距僅7.5m，10層樓的下瓦房距南端頭井10m，受車站基坑施工影響的還有瓊州道和奉化道交口的6層居民樓、北段基坑西側的3幢7層居民樓以及在建的恒華大廈高層建筑等。為此，設計要求主體基坑施工安全保護等級為一級。
二、工程地質和地貌
基坑開挖深度為16.5～23.553m，圍護結構深度為27.5～39.0m。天津地區是沖積平原，地形平坦開闊，表覆第四系全新人工填土層(雜填土)，主要土層有粉質粘土、粉土、粉砂、細砂、中砂等；土質松軟，結構松散，見表1。
表1 主要軟土物理力學指標
本場地地下水類型為第四系孔隙潛水， 賦存于第四系粘性土、 粉土及砂類土中， 地下水較豐富。 地下水位深1.0～2.4m(高程+0.8～+2.0m)，水位變幅在1.0～2.0m，地下水主要補給來源為大氣降水，在第Ⅲ陸相層中粉土及砂類土層中的地下水具微層壓性。
三、主要施工工藝
天津地鐵1號線下瓦房車站為長大型深基坑，基坑施工包括基坑圍護、基底加固、坑內降水、基坑開挖、支撐和基坑監測等。
1. 基坑圍護
當基坑開挖深度超過10m、基坑平面超過1000m2時，鋼板樁、混凝土板樁、攪拌樁作為圍護結構，一般難以抵抗側向土水壓力，而采用地下連續墻作為圍護結構是最適宜的，因為它具有施工振動小、噪音低、對周邊環境無擾動、墻體剛度大、阻水性能好、能適應多種地基條件、施工安全等眾多優點。
本主體結構基坑采用國家級工法“地下連續墻液壓抓斗工法”施工的地下連續墻作為基坑圍護結構，其規格及數量見表2。
表2 連續墻圍護結構簡明表
2. 基底加固
為改善基底土體，提高基坑開挖階段被動區土體的側壓力和基底的上涌，對深基坑的基底土體進行加固處理，目前可采用的土體加固主要手段有分層壓密注漿加固或水泥攪拌樁加固，由于采用水泥攪拌樁加固施工周期較長，對基坑內的土體擾動大，易產生基坑失穩、縱坡不穩等現象，而采用分層壓密注漿進行加固，則施工中成孔孔徑小(鉆孔孔徑為73mm)，對基坑內土體擾動小，施工周期短；當采用雙液漿加固時，漿體進入土體后，早期固結快，漿液不易流失(經測試，3天即可達到70%的加固強度)，為基坑開挖創造條件。因此，下瓦房車站采用了雙液注漿加固方法。在主體結構基坑內基底位置(南、北2個端頭井和換乘段肋部及地下連續墻底部)進行地基加固處理，注漿孔間距為1.0～1.2m。加固后效果明顯，經檢測，土體強度超過設計的加固技術要求指標Ps=1.2MPa。
3. 基坑降水
天津地區地下水豐富，土體顆粒大，透水性強，在深基坑施工時，降水可提高基坑開挖施工過程中的邊坡穩定和防止基底涌土、涌水現象的產生。
根據在基坑開挖區鉆探的7只鉆孔(ZXWF-1、3、7、10、19、21、25)的資料綜合分析，施工場區地形平坦，各孔孔口標高相差不大，故以ZXWF-7鉆孔資料作為布置深井降水的主要依據。
基坑開挖要穿越上部粉土層，座落在粉質粘土層中，由于粉土、粉質粘土同屬含水地層，地下水較豐富，根據每口井的有效抽水面積(約130m2)，需在開挖面積約4210m2的主體結構基坑中布置32口降水深井，深井埋設深度比挖土基底深4.5m。同時基坑內設置3口水位觀測井(標準段內設置2口，深17.0m；換乘段設置1口，深24.0m)；在基坑圍護外布置4口水位觀測井，深10.0m，用于觀測基坑內降水對基坑外地下水位的影響，根據坑內外水位變化，確定降水的速率和抽水量。
(1)深井施工
采用鉆機成孔，井徑為705mm，井深為基底以下4.5m，成孔為6.0m，井管材料為φ500/400mm水泥礫石濾水管，井口下部3m的濾水管外包一層40目尼龍網。回填濾料高度是從孔底填到地面以下1.5m范圍內，回填粒徑3～7mm濾料，孔頂處1.5m深度用粘土封堵。在每口深井內放入1臺深井潛水泵作重力排水。
(2)降水控制
降水使基坑內的土體排水固結，并具有一定強度，從而提高坑內土體的水平抗力，減少基坑的變形量。根據下瓦房站的土體滲透性和基坑的周圍環境，嚴格控制基坑內的降水速度和降水量非常重要，若基坑內過早或過量降水，則會使基坑外地下水位太低，而產生過大沉降，影響周圍環境的安全。因此，基坑降水必須和開挖密切配合，施工中采取分段、快速、集中降水的方法，并且依據土體滲水速率、基坑內土體疏干情況和基坑開挖的速度進行降水，主體結構深基坑是采用分層降水法，在基坑開挖前5～7天開始進行降水，由深井內的水泵位置來控制降水深度，由調節抽水時間來控制基坑內的出水量。通過基坑內的觀測井，掌握水位變化情況，其控制高度應通過計算確定，既不要抽水過深引起地面沉降，也不要抽水過淺危及坑底安全。基本將地下水降至基坑開挖面下1.0m左右，即滿足開挖該層土體的要求。結構段施工完畢，隨即停止抽水。
4. 基坑開挖
下瓦房站主體結構是一個長大型基坑，兩端設盾構工作井，中間有與5＃地鐵線相連的換乘段(比標準段結構多一層)，在基坑周圍有數十棟的建筑物，距基坑最近的鴻起順飯店僅7.5m，而且交通車輛僅靠基坑一側的道路通行，給基坑施工帶來較大困難。
(1)合理劃分開挖段
車站主體結構基坑長204.3m、寬19.3～23.8m，根據地鐵車站施工特點和結構施工要求，將基坑劃分為10個開挖段，即1個換乘段、2個盾構工作井、7個標準段，每段長度約20m，見圖2。
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