0 引言

　　目前工程建设因建筑地理位置、工程规模、周边环境等日益复杂，各种形式的深基坑支护体系越来越多，出现了不少特殊和复杂形式的支护体系，多种施工工艺联合使用，增加了深基坑的设计和施工难度。

　　新建广州北站位于广州市花都区，是广州市北部区域最重要的交通枢纽，工程场地属于冲积平原区，地形整体平坦开阔，地势起伏较小，地下水丰富，存在较厚淤泥层和流砂层，工程周边紧邻武广客专、待拆住宅楼、广州地铁9号线、汽车客运站等既有结构，且工期紧迫，这些因素都增大了施工难度。本文结合新建广州北站深基坑地下连续墙工程，对关键施工技术进行研究。

　　1 工程概况

　　新建广州北站位于广州市花都区新华街，车站采用“高架候车+线侧站房”的布局方式，上进下出的旅客流线模式，车站地上2层为高架候车层和站台层，地下1层为出站层，建筑总高度33m，总占地面积1.8万m²。站房基坑平面形状总体呈不规则多边形，南北长约150m，东西宽约120m，基坑面积11 547m²，深8m，邻近地铁处局部深10.5m，开挖面积约11 690m²，西侧紧邻的南、北出站地道基坑由站前单位施工。基坑采用地下连续墙作为基坑围护结构，并在地下连续墙两侧土体均加设二重管高压旋喷咬合桩作为连续墙护槽结构，地下连续墙在靠近广州地铁9号线一侧厚1m，其余部位厚0.8m，单幅宽2.8,4～6m不等，深约16m，底部入岩1m以上，接头采用套铣接头形式。高压旋喷咬合桩设置在地下连续墙两侧的砂层和淤泥层等不良地质高度范围内，按600mm@450mm设置。后施工地下连续墙与先施工地下连续墙的接缝处采用3根600mm旋喷桩咬合止水。

　　基坑南侧紧邻地铁9号线，支护结构与既有地铁9号线的支护结构相连，对基坑围护结构要求非常严格。地铁9号线附近基坑支护施工前在地下连续墙外侧3m范围土体再设置600mm@450mm旋喷咬合桩隔离加固，增加围护结构强度，减小变形，以保证连续墙成孔施工的安全稳定。

　　1.1 工程周边环境

　　新建站房的高架候车厅与既有武广高铁天桥连接，城际站场下修建南、北2条地道，北地道与既有京广铁路连接，南地道预留远期下穿武广高铁的施工条件，在站房外侧新建与地铁9号线相连的通道和下沉出站广场。

　　站房东侧为既有武广高铁广州北站，主体结构距高铁站台雨棚结构2.5m左右，西侧为广州地铁9号线广州北站出入口及花都汽车客运总站，北侧为待拆居民楼，距站房屋盖水平距离5m左右，南侧为广州地铁9号线广州北站，站房地下结构与地铁车站结构相连接。

　　1.2 工程地质条件

　　场地勘探深度范围内地层岩性为上覆第四系全新统人工堆积层(Q₄^ml)、第四系全新统冲洪积层(Q₄^al+pl)，下覆基岩为石炭系下统大塘阶石登子段(C₁^ds)的石灰岩。地质条件较差，基岩质地坚硬，地下连续墙需入岩1m以上。地层分布情况如表1所示。

　　1.3 水文地质条件

　　施工场地范围内无地表水，地下水主要为第四系松散岩土类孔隙潜水与覆盖型碳酸盐岩类裂隙溶洞水两类。孔隙潜水主要赋存于第四系冲积层砂类土层中，该土层透水性、富水性均较差。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石灰岩中，石灰岩地层中局部地段溶蚀裂隙、溶洞较发育，为地下水与地表水之间流通、转换提供有利条件，形成强透水带，地下水富集，水量较丰富。地下水稳定水位埋深2.3～2.7m，地下水位标高3.440～2.460m。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。

　　2 施工重、难点分析

　　1)本基坑工程周边环境复杂，东侧与站前单位在建地道基坑相连，南侧紧邻地铁9号线线路保护区间，地下连续墙施工会引起周围土体变形及水位下降，影响地铁9号线的安全运行。为保证地铁隧道结构安全，先施工地铁隧道处隔离咬合桩以加固此处土体，而后施工地下连续墙。

　　2)基坑较深，施工范围内地下水丰富，地下连续墙较深，入岩1m多，地下连续墙成槽施工需通过较厚的流塑性淤泥层和流砂层，围护结构施工困难。(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厚淤泥及级配较差的中砂、砾砂层，槽体在此段土层动水条件下易塌方，成槽过程中须确保槽体的稳定性。(2)围护结构的防渗漏控制难度较大围护结构如果出现渗漏现象，地下永久结构防渗漏难以保证。本工程地下连续墙既与地铁9号线既有地下连续墙对接，又与邻侧站前单位施工的地下连续墙对接，不同围护结构的接缝处易发生渗漏现象。(3)单侧局部超载槽壁体稳定性的控制施工场地局限性较大，地下连续墙钢筋笼须采用重型设备吊装作业，起重设备自重大，加上钢筋笼的自重，易引起局部超载，影响槽壁体的稳定。

　　3)工期紧迫，各单项工程量大，材料堆置困难，工程场地范围内地下分布众多管线，迁改后的管线全部在施工范围内，管线埋深较浅，距离较近，施工时大型机械在管线上频繁经过，虽然场地已经硬化，也会给施工带来极大不便，须重点预防给水、电力、通信管线变形。

　　3 关键施工技术

　　3.1 紧邻地铁9号线保护范围内施工技术

　　  

　　表1 地层分布 

　　 

　　 

　　

　　表1 地层分布

　　基坑南侧紧邻地铁9号线隧道结构，此处基坑围护结构的强度、刚度及稳定性是保障地铁9号线隧道安全的关键，对该处土体采用600mm@450mm隔离咬合桩进行加固，咬合桩设置在紧邻地铁侧距离地下连续墙3m处，呈纵横交叉网格状分布(见图1)，靠近槽壁一侧兼作护槽桩，隔离咬合桩施工采用二重管高压旋喷桩，加固深度约15m，至地下岩层表面。隔离咬合桩施工完成后，再对整个基坑的地下连续墙两侧淤泥层和砂层等不良地质高度范围内同样设置600mm@450mm高压旋喷咬合桩护槽，土体通过隔离桩和护槽桩的双重加固，并增加地铁侧地下连续墙深度至23m。咬合桩施工前对地铁周边围护结构内外3m、地下连续墙底以下2m范围内基底进行岩溶注浆处理，保证地铁隧道安全。

　　

　　图1 地铁保护区桩分布  

　　 

　　3.2 岩层溶洞处理

　　根据地勘资料揭示，地下连续墙施工区域溶洞多发育，溶洞内无充填或呈半充填状态，无充填的溶洞内含泥浆状液体，浆体密度较大，半充填溶洞内含流塑或软塑状土体，无法直接填料，需进行钻孔灌浆加固处理。钻孔灌浆成孔按2m×2m梅花形布孔，采用钻机成孔(见图2)，成孔深度进入地下连续墙底以下≥2m，且至需灌浆处理的溶洞底下约300mm。注浆从溶洞标高最深处开始，最浅处结束。

　　3.3 地下连续墙施工技术

　　3.3.1 高压旋喷咬合桩护槽

　　为保证地下连续墙施工安全，在地下连续墙两侧淤泥层和砂层等不良地质高度范围内槽壁加设600m@450m的二重管高压旋喷咬合桩，进行土体加固(见图3)。地下连续墙接缝处迎土面采用3根600m@450m旋喷桩咬合止水(见图4)。旋喷咬合桩长约10～12m，桩底位于地下石灰岩层表面，桩顶位于不良地质层上部(见图5)。

　　3.3.2 地下连续墙成槽施工

　　地下连续墙厚800mm(地铁保护区厚1 000mm)，地下连续墙入岩≥1m，平均桩长约18m(靠近地铁侧17～23m)，倒“L”形导墙厚200mm，深1.5m。因工期紧迫，同时考虑紧邻地铁施工，为提高施工效率，避免振动和冲击，成槽采用2台旋挖机及2台双轮铣槽机“挖铣结合”同步施工，由2台旋挖钻机先对每幅槽进行连续引孔作业，再采用铣槽机成槽补刀。同时在旋挖和铣槽过程中配以泥浆护壁，护壁泥浆采用黏性膨润土拌制，内掺高黏度增黏剂CMC和分散剂纯碱(Na₂CO₃)。

　　

　　图2 溶洞处理平面示意  

　　 

　　

　　图3 旋喷桩加固土体平面  

　　 

　　

　　图4 地下连续墙接缝处咬合止水  

　　 

　　

　　图5 旋喷桩加固土体横断面  

　　 

　　地下连续墙结构采用套铣接头。本工艺将地下连续墙分为一期槽段和二期槽段，一期单幅宽4～6m，二期单幅宽2.8m，一期槽段和二期槽段间隔布置，先行施工一期槽段，一期槽段两端各留不少于300mm宽素混凝土，一期槽段混凝土达到70%设计强度后，施工二期槽段，利用铣槽机可直接切削硬岩的能力直接切削一期槽段接头处的素混凝土(见图6)。

　　

　　图6 地下连续墙施工顺序 

　　 

　　一期直线槽段成槽采用先施工两侧后施工中间的“三刀一幅”法(见图7)，转角槽段先施工短边后施工长边。一期槽段混凝土强度达到70%后即可进行二期槽段施工(见图8)。在开槽及铣槽机导向架深度内，控制进尺稍慢，进入混凝土时，为防止同一铣刀范围内混凝土强度差异，两边铣削轮受力不同容易出现偏斜，更要控制好进尺，应放慢进尺速度，以保证成槽垂直度。

　　

　　图7 一期槽段成型大样  

　　 

　　

　　图8 二期槽段成型大样 

　　 

　　3.3.3 止水接头

　　一期槽段浇筑前需安装接头箱，目的是保证一期槽段混凝土接头平齐并防止混凝土流入二期槽段影响二期成槽，接头箱采用2cm厚钢板制作，起拔采用顶升架顶拔和吊车提拔相结合。二期槽段施工时槽段间接头采用套铣接头(素混凝土接头)工艺，直接利用铣槽机切削已成槽段的混凝土，便可形成止水效果良好的地下连续墙接头(见图9)。对已经切削完成的地下连续墙素混凝土接头须进行刷壁处理，采用配有钢丝刷的刷壁器，利用刷壁器较大的自重使钢丝刷紧贴于削切形成的锯齿形素混凝土表壁上，上下反复清刷，每上升1次清除1次钢丝刷上的淤泥，直到钢丝刷上不再有泥污为止，刷壁完成后用双轮铣清除刷壁时沉积在槽底沉渣。

　　

　　图9 套铣接头箱安装  

　　 

　　3.3.4 钢筋笼制作与吊放

　　采用钢筋笼平台进行地下连续墙钢筋笼制作，平台采用槽钢焊成格栅状并抄平，确保平台水平面处于同一标高。地下连续墙钢筋接头可采用机械连接或焊接，接头位置相互错开，纵向钢筋桁架、X形剪力拉筋和定位垫块、吊环均为防止钢筋笼在组装、存放、运输和吊装时产生变形及定位设置的，与连续墙钢筋一律采用焊接。钢筋绑扎须留出浇灌混凝土时下放混凝土导管的空位，导管空位距离槽段端部≤1.5m，其余间距≤3m。为防止钢筋笼起吊变形，所有吊点的上部水平筋同主筋须全部焊牢，同一高程位置不少于3个吊点。

　　钢筋笼吊装采用1台100t履带式起重机作为主起重机和1台55t履带式起重机配合抬吊，钢筋笼直立后松开副起重机吊钩，由主起重机对准槽段缓慢下吊钢筋笼至槽内，就位后将吊环焊接于搁置在导墙上的槽钢上，校核钢筋笼平面位置与高程偏差，使之符合设计要求。钢筋笼安放就位后及时浇筑混凝土，采用两副导管同时浇筑，灌注时同步进行，保持混凝土面呈水平状态上升，表面高差≤500mm。

　　4 安全及质量保障措施

　　4.1 基坑安全监测

　　委托有资质的监测单位对地铁结构进行监测，并对基坑围护结构变形、地下水位等进行实时监测。根据设计图纸、地铁9号线结构物及其附属结构物的平面位置和高程情况，现场标示出准确位置，并与第三方监测单位紧密配合，及时了解施工过程中地铁9号线结构及其附属结构物的位移、应力变化情况，出现不利情况时，立即停止施工，将施工对地铁的不利影响降至最低，确保地铁安全。

　　4.2 质量保障措施

　　1)高压旋喷咬合桩钻孔前，调试设备确保运转正常，检查钻杆长度，在钻机上标注深度线用以复核孔底标高，经技术人员检测合格后方可开钻。喷浆前进行压浆压气试验，确认正常后开始配浆，浆料须用筛过滤，喷射作业应连续进行。

　　2)岩溶注浆采用密布、细灌、依序施工原则施工，灌浆成孔要采用浓浆或套管护孔，防止砂层塌孔，引发地面塌陷。施工过程必须有专人测量并记录钻孔内的浆体充填高度及注浆量。

　　3)地下连续墙成槽首先必须确保铣槽机的水平，双轮铣下槽应稳、准，不宜满斗掘进，在成槽过程中配专人指挥盯控，时刻注意槽段垂直度，控制泥浆液面在导墙面下30cm，适当提高泥浆密度，保证槽壁稳定，成槽施工完成后，用超声波测壁仪器检测垂直度及成槽状态，出现偏差及时用铣槽机纠偏，确保垂直度误差<1/300。大型机械不得在已成槽段边缘频繁走动。

　　4)重点控制地下连续墙接头质量，二期槽成槽后采用带钢丝刷的专用刷壁器对接头部位混凝土进行刷壁处理，来回刷壁次数保证10次以上，至刷壁器钢丝刷上无淤泥为止，浇筑混凝土前二次清孔，孔底沉渣厚度≤100mm。

　　5)严格按照规范要求对进场材料做好检验和复试，地下连续墙混凝土抗压试块每个槽段1组，每组3块，抗渗试块每5个槽段1组，每组6块，试块按要求进行标养送试。地下连续墙混凝土达到设计强度70%且不低于15MPa后，利用预先埋设的声测管对墙体进行超声波检测，检测墙身完整性。

　　5 效益分析

　　5.1 经济效益

　　通过采用旋挖钻机和双轮铣槽机协同工作的“挖铣结合”成槽施工工艺，大幅减少了单个槽段地下连续墙成槽时间，提高了施工效率，保证了成槽稳定性，减少了经济损失。最关键的是保证了基坑周边既有结构的安全，尤其是地铁9号线隧道的安全，避免因施工原因导致地铁隧道变形超控制值。

　　5.2 社会效益

　　利用本施工技术，有效解决了广州北站复杂环境下基坑围护结构施工难度大的问题，大大缩短了整体施工工期，对于目前各大城市复杂交通枢纽规划建设具有一定的借鉴意义。

　　6 结语

　　1)针对紧邻既有地铁线路的深基坑地下连续墙围护结构施工，采用旋挖钻机和双轮铣槽机配合工作的“挖铣结合”成槽施工工艺，提高了施工效率，减小了对土体的振动和冲击，并通过二重管隔离咬合桩和护槽咬合桩双重加固土体，保证了地下连续墙成槽稳定，同时加深局部地下连续墙，施工前对围护结构基底进行岩溶注浆处理，确保了地铁隧道安全。

　　2)采用高压旋喷咬合桩设置于地下连续墙两侧的地下淤泥层和砂层等不良地质高度范围内作为护槽桩，同时加以泥浆护壁，减小了对周围土体的扰动，有效阻止了槽壁坍塌的问题，保证了成槽质量，进而保证了基坑稳定。

　　3)地下连续墙接头采用套铣接头工艺，施工方便快捷，可形成防渗漏效果良好的地下连续墙接头，槽段接头处采用3根600mm@450mm旋喷咬合桩护槽止水，突出优点是止水效果好。

　　4)委托有资质的第三方检测机构，针对基坑变形和地铁隧道变形进行同步实时监测，监测数据及时上传至地铁运管公司应急平台，将工程施工对地铁的不利影响降至最低，确保地铁隧道安全。