高壓走廊下地鐵車站施工基坑變形控制

【摘要】上海軌道交通11號線銅川路站位于多條22萬伏的高壓走廊下面，同時(shí)基坑周邊有很多的市政管線和建筑物存在。有效控制深基坑施工過程中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，防止由此引起基坑外周邊地面沉降，保護(hù)基坑周邊環(huán)境是深基坑施工中的關(guān)鍵性工作。

【關(guān)鍵詞】高壓走廊；深基坑；控制變形

銅川路站為上海軌道交通11號線，位于曹楊路，車站南端有多條22萬伏的高壓線呈東南西北走向和車站斜交，高壓線桿和高壓電塔距基坑較近，施工期間不能搬遷。車站周邊有上海最大的水產(chǎn)批發(fā)市場每天出入的車輛和行人相當(dāng)密集，車站周圍的地下管線和建筑物很多。由于施工場地比較狹小，車站采用連續(xù)墻作為基坑圍護(hù)，只能采取直壁式支護(hù)大開挖施工方法。由于土體是彈塑體介質(zhì)，在開挖卸載過程中，產(chǎn)生土體應(yīng)力的釋放，使基坑四周一定范圍的土體內(nèi)力失去平衡而發(fā)生變形，導(dǎo)致基坑四周建筑物、地下管線、道路的破壞，更為嚴(yán)重的造成高壓電桿和高壓塔倒塌、城市大范圍的斷電、造成重大傷亡事故、質(zhì)量事故和經(jīng)濟(jì)損失，因此確保對基坑圍護(hù)墻變形的控制及基坑四周地面、建筑、地下管線、高壓線的工程監(jiān)控是非常重要的，主要采取如下措施：

1、深基坑的降水

基坑的降水分為疏干降水和減壓降水，疏干降水是在基坑開挖前，在坑內(nèi)打井，通過真空泵把土體內(nèi)的水分吸干，使坑內(nèi)土體在基坑開挖時(shí)，通過排水固結(jié)達(dá)到一定強(qiáng)度，從而提高坑內(nèi)土體的水平抗力，減少基坑的變形量，井按照200平方米一口為計(jì)算原則。增強(qiáng)基坑穩(wěn)定性，減少坑底土體的隆起。在一般條件下，坑內(nèi)井點(diǎn)降水至少要早于基坑開挖前20天開始。減壓降水是基坑在開挖過程中隨著土體的挖出，坑底的承壓水的頂拖力大于坑底土體的壓力之后，發(fā)生基坑突涌，造成周遍建筑物和高壓塔倒塌等事故，本區(qū)內(nèi)經(jīng)計(jì)算需要降底承壓水高度14米，基坑內(nèi)共設(shè)了8口降壓井，基坑降水以不影響臨近建筑物和地下管線的安全為原則，基坑降水必須在坑內(nèi)外設(shè)置足夠的觀察孔，并在坑外設(shè)地面沉降觀察點(diǎn)和回灌井，必要時(shí)應(yīng)采取回灌措施。這是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)措施，主要防止因圍護(hù)墻滲漏水而使坑外四周的地下水位也下降，造成對其坑周邊的地下管線、高壓線及建筑物的破壞?；咏邓袎核饕裱葱杞邓?，加強(qiáng)平時(shí)的水位觀測，要安全高度為準(zhǔn)，不能多降也不能少降。

2、坑內(nèi)外的土體加固

深基坑內(nèi)外土體加固和井點(diǎn)降水一樣，是深基坑工程不可缺少的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。目的是通過加固改變軟弱土層的土體結(jié)構(gòu)和含水率來提高土體強(qiáng)度，增強(qiáng)基坑整體抗失穩(wěn)的能力，增強(qiáng)被動土的抗力，減少圍護(hù)墻的變形量，使基坑周邊的地面沉降得以控制。

基坑土體的加固措施是根據(jù)基坑開挖時(shí)周邊土體變形而定，由于開挖破壞了土體內(nèi)力平衡，引起周邊土體的位移變形，坑內(nèi)基底應(yīng)力釋放使基底隆起，使圍護(hù)產(chǎn)生變形。由于受到高壓線高度的影響，本區(qū)內(nèi)的基坑加固只能采用高壓旋噴加固，加固范圍分布在南端盾構(gòu)井的位置和北段鋼筋混凝土支撐位置，基坑開挖到底后混凝土支撐短期內(nèi)強(qiáng)度很難達(dá)到，通過加固土體后提高坑底土的抗力和強(qiáng)度，有效的控制了基坑變形，使整個(gè)基坑變形控制在了30mm之內(nèi)。因此，基坑加固措施是基坑開挖的安全預(yù)控措施，并在基坑開挖前實(shí)施。

3、深基坑開挖施工中的“時(shí)空效應(yīng)”

“時(shí)空效應(yīng)”理論，是遵循“分段、分層、分塊挖土，先中間后兩邊，隨挖隨撐，限時(shí)完成”的原則，是針對軟土土層具有流變的特性，利用土體在基坑開挖過程中位移的變化規(guī)律，提出的一種控制措施，是對基坑開挖作動態(tài)管理，并做到信息化施工，確?；幼冃瘟吭谠O(shè)計(jì)允許之內(nèi)。

4、深基坑鋼管支撐的質(zhì)量控制

本區(qū)內(nèi)的支撐體系為第一道支撐全部為鋼筋混凝土支撐，第2道—第四道（端頭井為五道）39軸—45軸不規(guī)則形全部為鋼筋混凝土支撐，其余為用ф609鋼管（壁厚16mm）支撐；質(zhì)量控制包含二個(gè)方面的內(nèi)容，支撐本身的質(zhì)量和支撐施工安裝質(zhì)量。

（1）鋼管支撐質(zhì)量控制：應(yīng)從材質(zhì)、直徑、壁厚、等強(qiáng)焊接、順直度、螺栓連接強(qiáng)度、活絡(luò)頭剛度等是否符有關(guān)要求，均要認(rèn)真檢查核實(shí)，有不符合要求的不得使用。

（2）支撐安裝質(zhì)量控制：鋼管支撐為軸心受力結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)必須直順無彎曲，接頭必須緊密牢固，與圍囹接觸處除有足夠強(qiáng)度與剛度外，還需與圍囹密貼，若有間隙須用速凝細(xì)石混凝土填實(shí)；當(dāng)有角撐時(shí)，則與圍囹或圍護(hù)墻的連接處，除設(shè)專門的斜支座確保支撐軸心受力外，在圍囹與圍護(hù)墻間還應(yīng)考慮剪力傳遞的措施；支撐與格構(gòu)柱的連接必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工，必須充分考慮到基坑回彈的因素；對油泵要經(jīng)常校驗(yàn)，使之工作正常，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，并且每根支撐施加預(yù)應(yīng)力值均要記錄備查；否則如鋼支撐的支撐軸力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或因擾曲過大，使支撐失穩(wěn)失去抗力，會產(chǎn)生圍護(hù)結(jié)構(gòu)破壞及基坑坍塌的嚴(yán)重后果。

（3）鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力的復(fù)加：1鋼支撐安裝后立即按設(shè)計(jì)值在支撐一頭或二端施加第一次預(yù)應(yīng)力，并檢查接頭擰緊螺栓。2一般在第一次施加預(yù)應(yīng)力后12個(gè)小時(shí)內(nèi)監(jiān)測預(yù)應(yīng)力損失及圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移情況，并復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計(jì)值；當(dāng)晝夜溫差過大導(dǎo)致支撐預(yù)應(yīng)力損失時(shí)，立即在當(dāng)天低溫時(shí)復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計(jì)值；3當(dāng)基坑變形的速率超過控制范圍，接近警戒值，而支撐軸力未達(dá)到自身的規(guī)定值時(shí)，可增大支撐軸力來控制變形，但這必須征得設(shè)計(jì)同意。

（4）支撐施工的速度控制：為了有效的控制基坑變形，鋼支撐和混凝土支撐均需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成施工任務(wù)，施工經(jīng)驗(yàn)告訴支撐時(shí)間越短，基坑變形越小，由于受到高壓凈空的限制，把桿超過13.5米的吊車不能使用，為了時(shí)空效應(yīng)原理我們采用兩臺短拔桿吊車解決了上述難題。并且加快了支撐施工進(jìn)度。有效的控制了基坑變形。

5、做好深基坑內(nèi)排水工作

深基坑開挖面的排水溝和集水井要及時(shí)設(shè)置，不能等有積水或下雨再去挖，這樣勢必泡軟土層，降低土體自身抗變形能力。不應(yīng)在開挖面或坡頂設(shè)橫向截水溝，這樣容易誘發(fā)滑坡；應(yīng)在開挖面設(shè)縱向排水溝和集水井，縱向排水溝應(yīng)設(shè)在中間或三分線上，不能設(shè)在圍護(hù)墻邊。積水及時(shí)排除，以防止沖刷或泡軟坡體，導(dǎo)至滑坡。另基坑開挖過程中應(yīng)及時(shí)封堵圍護(hù)墻的滲漏點(diǎn)。

6、按照結(jié)構(gòu)段長度進(jìn)行開挖，減少深基底暴露時(shí)間，盡快進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工

結(jié)構(gòu)段的長度是設(shè)計(jì)用誘導(dǎo)縫、施工縫劃分的施工段，當(dāng)基坑分段挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，必須馬上安排人工進(jìn)行整修，并迅速澆筑墊層砼，進(jìn)一步減少基坑變形值。底板砼必須在5—7天內(nèi)完成，相應(yīng)結(jié)構(gòu)層施工及時(shí)跟上以建立永久的受力平衡體系，從根本上控制住基坑變形。

7、基坑周邊嚴(yán)禁堆放、停放重型荷載

由于施工場地狹小等客觀原因，往往把大型施工機(jī)械設(shè)備如挖機(jī)、吊機(jī)等及施工材料就近堆放在基坑邊，這些都將導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形大大增加，甚至使基坑圍護(hù)失穩(wěn)。

把土方臨時(shí)堆在基坑開挖面的邊上，是另一種常見的很危險(xiǎn)的情況，由此引發(fā)的基坑滑坡例子已不算少。特殊情況下確實(shí)需要臨時(shí)堆放，必須通過計(jì)算確定土方堆放的位置及數(shù)量。

8、加強(qiáng)對基坑開挖施工全過程監(jiān)測控制

深基坑監(jiān)測是一種直觀反映基坑變形情況的監(jiān)測手段，是信息化施工常用的一種方法。施工監(jiān)測在確保深基坑開挖安全上起著十分重要的作用。監(jiān)測的主要內(nèi)容有支撐軸力、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移沉降變形、地表沉降、管線的位移沉降、周邊構(gòu)建物的位移沉降、基坑隆起、地下水位變化等。在基坑開挖施工中，及時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測這些內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)一些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接近或超過警戒值時(shí)，能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題，我們就能及時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)整施工步驟，并采取相應(yīng)的正確對策，以達(dá)到有效控制基坑變形，確?；影踩哪康?。